Mikroba memiliki pola pertumbuhan khas yaitu eksponensial. Pertumbuhan mikroba terbagi menjadi empat fase yaitu fase adaptasi, fase eksponensial, fase stasioner, dan fase kematian. Beberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain suhu, ketersediaan nutrisi, derajat keasaman, dan ketersediaan oksigen.

1. Bab dan judul
Topik
PERTUMBUHAN MIKROBA
4 E Afrianto
Tujuan Instruksional Khusus
Setelah mempelajari topik 2 ini, mahasiswa mampu menjelaskan, menghubungkan dan
menganalisis faktor-faktor yang berkaitan dengan pertumbuhan mikroba . Dengan
demikian mahasiswa dapat mengendalikan pertumbuhan mikroba dan dapat
memanfaatkannya untuk kebutuhan perbanyakan, pengawetan, pengolahan atau
produksi metabolit sekunder.
4.1. Pendahuluan
Pengertian pertumbuhan bervariasi, seperti terlihat dari beberapa pernyataan berikut.
Pertumbuhan merupakan peningkatan jumlah sel daripada ukuran individu sel, namun
penulis lain berpendapat bahwa pertumbuhan adalah pertambahan secara teratur semua
komponen di dalam sel hidup. Dengan demikian maka pengertian pertumbuhan pada
organisme bersel banyak (multiseluler) adalah peningkatan jumlah sel per organisme,
dimana ukuran sel juga menjadi lebih besar. Sedangkan pada organisme bersel tunggal
(uniselular), pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel, yang berarti juga pertambahan
jumlah organisme. Dengan demikian, pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai
pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan
dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat
atau massa dan parameter lain. Sebagai hasil pertambahan ukuran dan pembelahan sel
atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi mikroba.
4.2. Pola Pertumbuhan Mikroba
Populasi mikroba (bakteri) memperlihatkan pola pertumbuhan yang spesifik, sering
disebut pertumbuhan eksponensial. Bakteri memiliki kemampuan untuk menggandakan diri
secara eksponensial dikarenakan sistem reproduksinya adalah pembelahan biner
melintang, dimana tidap sel membelah diri menjadi dua sel.
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda,
yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase

2. kematian. Fase kematian eksponensial tidak diamati pada kondisi umum pertumbuhan kultur
bakteri, kecuali bila kematian sengaja dipercepat dengan penambahan zat kimia toksik,
panas atau radiasi.
Selang waktu yang dibutuhkan sel untuk membelah diri disebut dengan waktu
generasi. Tiap spesies bakteri memiliki waktu generasi yang berbeda-beda. Escherichia
coli, bakteri umum yang dijumpai di saluran pencernaan dan di tempat lain, memiliki waktu
generasi 15-20 menit. Ini artinya bakteri E. coli dalam waktu 15-20 menit mampu
menggandakan selnya menjadi dua kali lipat. Misalnya pada suatu tempat terdapat satu sel
bakteri E. coli, maka ilustrasinya peningkatan populasinya (Tabel 2) dapat berlangsung
sebagai berikut :
Tabel 2 : Contoh Pembelahan 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
Tabel 2 menunjukkan hubungan antara pertambahan sel dengan waktu inkubasi
adalah berbentuk geometrik eksponensial dengan rumus 2n. Jadi, bakteri E. coli dalam
waktu 10 jam berkembang dari satu sel menjadi 1,09×10 12 sel atau lebih dari 1 triliun sel.
Sekarang bagaimana apabila jumlah sel awal lebih dari 1 sel ?
4.3. Kurva Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan bakteri memiliki pola spesifik, yaitu eksponensial. Kurva pertumbuhan
bakteri memperlihatkan bentuk sigmoid. Apabila satu bakteri tunggal (seperti E. coli di atas)
diinokulasikan pada suatu medium dan memperbanyak diri dengan laju yang konstan/tetap,
maka pada suatu waktu pertumbuhannya akan berhenti dikarenakan sokongan nutrisi pada
lingkungan sudah tidak memadai lagi, sehingga akhirnya terjadi kemerosotan jumlah sel
akibat banyak sel yang sudah tidak mendapatkan nutrisi lagi. Hingga akhirnya pada titik
ekstrim menyebabkan terjadinya kematian total bakteri. Kejadian di atas dapat digambarkan
dalam bentuk kurva (Gambar 4.1.).
Pengetahuan mengenai kurva pertumbuhan bakteri sangat penting terutama untuk
menggambarkan karakteristik pertumbuhan bakteri, sehingga akan mempermudah di dalam
kultivasi (menumbuhkan) bakteri ke dalam suatu media, penyimpanan kultivasi dan
penggantian media.
Pertumbuhan bakteri selama masa inkubasi terbagi menjadi empat fase, yaitu :

3. 4.3.1. Fase Adaptasi
Fase lag disebut juga fase lag. Fase ini terjadi diawal inokulasi, dimana jumlah
populasi bakteri tidak mengalami perubahan karena masih beradaptasi terhadap makanan
dan kondisi lingkungan hidupnya. Tidak ada pertambahan populasi karena sel mengalami
perubahan komposisi kimiawi dan ukuran. Meskipun tidak mengadakan pembelahan sel,
volume dan bobot sel bakteri terus bertambah serta terjadi sintesa enzim, protein, RNA.
Setelah proses adaptasi selesai, terjadi peningkatan aktivitas metabolik dari bakteri dan
pertumbuhan mulai memasuki fase eksponensial.
4.3.2. Fase eksponensial
Fase eksponensial dikenal juga sebagai fase log. Fase ini ditandai dengan
terjadinya pembelahan sel secara besar-besaran. Semua sel bakteri melakukan
pembelahan diri dengan kecepatan yang sama. Kecepatan fase eksponensial identik
dengan waktu generasi (generation time), yaitu waktu yang dibutuhkan bakteri untuk
membelah diri menjadi dua kali (doubling time).
4.3.3. Fase Mendatar
Pada akhir fase log, kecepatan bakteri untuk membelah diri mulai menurun.
Penurunan kecepatan ini disebabkan mulai berperannya faktor pembatas, sehingga
akhirnya pertumbuhan bakteri memasuki fase mendatar (stationer) karena jumlah bakteri
yang dihasilakn dari proses pembelahan diri sama dengan bakteri yang mati. Adapun faktor
yang membatasi pertumbuhan bakteri dalam batch culture antara lain : (a) jumlah pakan
yang tersedia; (b) akumulasi metabolit; dan keterbatasan ruang (biological space).
Batch culture adalah salah satu teknik budidaya bakteri tanpa pemberian pakan
tambahan. Bakteri dibiarkan tumbuh hingga pakan yang tersedia tidak lagi mencukupi.
Dalam kondisi demikian akan terjadi kompetisi pakan sehingga sebgaian bakteri akan mati
dan sebagian lagi mampu bertahan hidup. Indikator pakan sudah tidak memadai adalah
menurunnya kecepatan membelah diri atau ukuran individu bakteri menjadi lebih kecil.
Dalam kondisi demikian, seluruh bakteri segera dipanen. Pada sistim budidaya kontinu
(continous culture) dilakukan penambahan pakan ke dalam media budidaya, sehingga
populasi bakteri dapat dipanen sebagian pada saat mendekati fase mendatar dan sisanya
dibiarkan tumbuh kembali hingga mendekati fase mendatar.
Selama hidupnya, bakteri menghasilkan racun yang dihasilkan dari proses
metabolisme. Dalam jumlah tertentu, metabolit ini akan menurunkan kualitas media
budidaya sehingga dapat mengganggu pertumbuhan bakteri. Bila kondisi ini terjadi, media
budidaya harus diganti dengan media yang baru.

4. Meskipun kecil, namun pertumbuhan populasi yang sangat cepat telah
menyebabkan wadah budidaya menjadi faktor pembatas. Sampai batas tertentu, kecepatan
pertumbuhan bakteri mengalami penurunan karena keterbatasan ruang gerak. Bila kondisi
tersebut tercapai sebaiknya dilakukan pemanenan bakteri secara total atau sebagian.
4.3.4. Fase Kematian (decline phase)
Apabila setelah mencapai fase mendatar tidak dilakukan pemanenan, maka bakteri
yang mati akan lebih banyak dibandingkan dengan bakteri yang dihasilkan dari proses
pembelahan diri. Peristiwa ini disebabkan karena jumlah pakan sudah berkurang dan terjadi
penumpukan produk metabolit yang beracun. Fase kematian ditandai dengan menurunnya
populasi bakteri. Selama fase kematian, penurunan populasi bakteri mengikuti pola
eksponensial
Gambar 4.1. Kurva Pertumbuhan Bakteri
4.4. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba
Kemampuan mikroba untuk tumbuh dan tetap hidup merupakan suatu hal yang
penting untuk diketahui. Pengetahuan tentang faktor-faktor yang mempengaruhi
pertumbuhan mikroba sangat penting di dalam mengendalikan mikroba. Faktor tersebut
antara lain adalah :
4.3.1 Temperatur
Temperatur merupakan salah satu faktor penting didalam mempengaruhi
pertumbuhan mikroba. Temperatur dapat mempengaruhi mikroba dalam dua cara yang
berlawanan. Apabila temperatur naik maka kecepatan metabolisme mikroba akan
meningkat dan pertumbuhan menjadi lebih cepat. Sebaliknya apabila temperature
menurun, maka kecepatan metabolisme akan menurun dan pertumbuhan menjadi lambat.

5. Apabila temperatur berubah naik atau turun secara drastis, maka proses pertumbuhan akan
terhenti, kompenen sel menjadi tidak aktif dan rusak sehingga sel-sel menjadi mati.
Berdasarkan temperatur hidupnya, mikroba dapat dikelompokkan menjadi tiga
golongan (Tabel 1), yaitu :
Tabel 1 : Penggolongan bakteri berdasarkan suhu hidupnya
Suhu (oC)
Kelompok
Minimum Optimum Maksimum
Psikrofil - 15 10o 20o
Psikrotrof - 1o 25o 35o
Mesofil 5 – 10o 30 – 37o 40o
Thermofil 40o 45 – 55o 60 – 80o
Thermotrof 15o 42 – 46o 50o
Suhu minimum adalah suhu minimal yang apabila mikroba hidup di lingkungan
dengan suhu lebih rendah maka pertumbuhan terhenti. Suhu optimum yaitu suhu
lingkungan dimana pertumbuhan mikroba berlangsung paling cepat dan optimum. Suhu
optimum sering disebut sebagai suhu inkubasi. Suhu maksimum yaitu suhu lingkungan
maksimal yang masih dapat ditolerir mikroba. Apabila mikroba hidup di lingkungan dengan
suhu lebih tinggi dari suhu maksimum, maka pertumbuhan tidak terjadi atau mengalami
kematian.
Berdasarkan ketahanannya terhadap panas, mikroba dapat dikelompokkan menjadi
tiga golongan, yaitu : (1) peka terhadap panas, yaitu mikroba yang apabila dipanaskan pada
suhu 60oC selama 10-20 menit akan mati karena semua selnya rusak; (2) tahan terhadap
panas, yaitu mikroba yang akan mengalami kematian apabila dipanaskan pada suhu 100oC
selama 10 menit; dan (3) thermodurik, yaitu mikroba yang akan mengalami kematian
apabila dipanaskan pada suhu >60oC selama 10-20 menit atau <100oC selama 10 menit.
4.4.2. Suplai Nutrisi
Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai
sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah : karbon,
nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya.
Ketiadaan atau kekurangan sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan
mikroba hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian.
Kondisi lingkungan yang tidak bersih dan higinis adalah kondisi yang menyediakan sumber
nutrisi bagi pertumbuhan mikroba sehingga mikroba dapat tumbuh berkembang di
lingkungan seperti ini. Oleh karena itu, prinsip daripada menciptakan lingkungan bersih dan

6. higinis adalah untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar
pertumbuhannya terkendali.
4.4.3. Derajat Keasaman
Kondisi asam atau basa dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba. Kondisi pH
di dalam sel harus relatif netral meskipun pH bagian luar sangat asam atau basa.
Setiap organisme memiliki kisaran pH masing-masing dan memiliki pH optimum yang
berbeda-beda. Kebanyakan mikroorganisme dapat tumbuh pada kisaran pH 8,0 – 8,0 dan
nilai pH di luar kisaran 2,0 sampai 10,0 biasanya bersifat menimbulkan kerusakan pada sel
mikroba.
4.4.4. Oksigen
Mikroba memiliki karakteristik sendiri-sendiri di dalam kebutuhannya akan oksigen.
Berdasarkan kebutuhan oksigen, mikroba dapat dikelompokkan menjadi :
a. Obligat aerob, yaitu mikroba yang hanya dapat tumbuh apabila ada oksigen bebas di
lingkungannya.
b. Obligat anaerob, yaitu mikroba yang tidak dapat hidup apabila di lingkungannya
terdapat oksigen bebas, namun akan tumbuh secara baik apabila tidak ada oksigen
bebas.
c. Fakultatif anaerob, yaitu mikroba yang dapat hidup secara baik pada lingkungan yang
mengandung oksigen atau tanpa oksigen bebas.
d. Aerotolerant anaerob, yaitu mikroba yang …
e. Mikroaerofil, yaitu mikroba yang dapat tumbuh apabila dalam lingkungan hidupnya
mengandung oksigen dalam jumlah kecil
4.4.5. Kelembaban
Setiap mikroba memiliki ketahanan berbeda terhadap kelembaban. Pada umumnya
bakteri memerlukan kelembaban yang cukup tinggi, kira-kira 85%. Pengurangan kadar air
dari protoplasma, misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan, menyebabkan
kematian karena kegiatan metabolisme terhenti. Jamur mampu bertahan dalam lingkungan
dengan kelembaban air lebih rendah.
4.4.6. Cahaya
Cahaya sangat berpengaruh pada proses pertumbuhan mikroba. Umumnya cahaya
merusak sel mikroba yang tidak berklorofil. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan terjadinya
ionisasi komponen sel yang berakibat menghambat pertumbuhan atau menyebabkan

7. kematian. Pengaruh cahaya terhadap bakteri dapat digunakan sebagai dasar sterilisasi atau
pengawetan bahan makanan.
Jika keadaan lingkungan tidak menguntungkan seperti suhu tinggi, kekeringan atau
zat-zat kimia tertentu, beberapa spesies dari Bacillus yang aerob dan beberapa spesies dari
Clostridium yang anaerob dapat mempertahankan diri dengan spora. Spora tersebut
dibentuk dalam sel yang disebut endospora. Endospora dibentuk oleh penggumpalan
protoplasma yang sedikit sekali mengandung air. Oleh karena itu endospora lebih tahan
terhadap keadaan lingkungan yang tidak menguntungkan dibandingkan dengan bakteri aktif.
Apabila keadaan lingkungan membaik kembali, endospora dapat tumbuh menjadi satu sel
bakteri biasa. Letak endospora di tengah-tengah sel bakteri atau pada salah satu ujungnya.
4.4.7. Aktivitas Air
Jumlah cairan di dalam tubuh ikan yang dapat dimanfaatkan oleh mikroba untuk
hidup. Pertumbuhan mikroba dalam bahan pangan erat kaitannya dengan jumlah air yang
tersedia untuk pertumbuhan mikroba didalamnya. Jumlah air didalam bahan yang tersedia
untuk pertumbuhan mikroba dikenal dengan istilah aktivitas air (water activity = aw). Jika
kandungan air bahan diturunkan, maka pertumbuhan mikroba akan diperlambat.
Pertumbuhan bakteri patogen terutama Staphylococcus aureus dan Clostridium botulinum
dapat dihambat jika aw bahan pangan < 0.8 sementara produksi toksinnya dihambat jika aw
bahan pangan kurang dari < 0.85. Sehingga, produk kering yang memiliki aw < 0.85, dapat
disimpan pada suhu ruang. Tapi, jika aw produk >0.85
maka produk harus disimpan dalam refrigerator untuk mencegah produksi toksin
penyebab keracunan pangan yang berasal dari bakteri patogen.
Perlu diperhatikan bahwa nilai aw < 0.8 ditujukan pada keamanan produk dengan
menghambat produksi toksin dari mikroba patogen. Pada kondisi ini, mikroba pembusuk
masih bisa tumbuh dan menyebabkan kerusakan pangan. Bakteri dan kamir butuh kadar air
yang lebih tinggi daripada kapang. Sebagian besar bakteri terhambat pertumbuhannya
pada aw < 0.9; kamir pada aw < 0.8 dan kapang pada aw < 0.7. Beberapa jenis kapang
dapat tumbuh pada aw sekitar 0.62. Karena itu, kapang sering
dijumpai mengkontaminasi makanan kering seperti ikan kering dan asin yang tidak
dikemas. Penghambatan mikroba secara total akan terjadi pada aw bahan pangan
< 0.6.

8. Rangkuman
RANGKUMAN
1.
2.