Cari Blog Ini

Selasa, 06 Maret 2012

bioteknologi


BAB I
BIDANG INDUSTRI 

Pada awalnya manusia hanya memanfaatkan segala sesuatu yang ada pada alam secara langsung seperti memetik buah kemudian dimakannya atau dapat dibilang tidak diolah terebih dahulu menjadi makanan yang ada pada zaman sekarang. Mikroorganisme memiliki keistimewaan dibanding dengan makroorganisme yaitu perkembangbiakannya yang pesat dan karakteristik DNAnya yang dapat disesuaikan dengan keinginan kita (isolasi)
Peran mikroorganisme pada bidang industri meliputi :
Industri makanan yaitu pada pengolahan makanan untuk meningkatkan kualitas produk/gizi yang terkandung berikut contoh mikroorganisme dan hasil produk yang dihasilkan
Produk
Mikroba
Kegunaan
Dihidroksiase-ton
Gluconobacter suboxydans
Bahan kimia
Asam 2-ketoglukonat
Pseudomonas spp
Intermediat untuk asam D-araboaskorbat
Asam 5-ketoglukonat
Gluconobacter suboxydans
Intermediate untuk asam tartarat
Asam laktat
Lactobacillus delbrueckii
Produk pangan, tekstil dan penatu, pembuatan bahan kimia, menghilangkan kapur dari kulit binatang
Amylase (pencerna pati)
Bacillus subtilis
Memodifikasi pati, merekat kertas, melepaskan perekat tekstil, pembuatan kue/roti, pembuatan sirup glukosa
Protease
Bacillus subtilis
Memperhalus struktur kulit hewan, melepaskan serat, penghilang noda, pengempuk daging, pencuci luka
Invertase (pencerna sukrosa)
Saccharomyces cerevisiae
Membuat permen lunak
Dekstran
Leconostoc mesenteroides
Stabilisator dalam produk pangan, pengganti plasma darah
Sorbose
Gluconobacter suboxydans
Pembuatan asam arkorbat
Asam glutamate
Propionibacterium freudenreichii
Pelengkap makanan dan makanan ternak
Lisin
Brevibacterium spp
Aditif makanan
Streptokinase
Microcccus glutamicus
Aditif makanan ternak
Asam fumarat
Aspergillus wentiiRhizopus nigricans
Produk pangan, obat, untuk transfusi darah
Asam glukonat
Aspergillus nigerAspergillus terreus
Pembuatan resin sintesis yang dapat tahan lama, zat pembasah
Asam itakonat
Aspergillus wentii
Produk farmasi, tekstil, kulit, fotografi
Pektinase
Aspergillus aereus
Pembuatan resin sintesis yang dapat tahan lama, zat pembasah
Asam giberelat
Rhizopus nigricans
Bahan penjernih di industry sari buah, obat-obatan
Asam laktat
Rhizopus oryzae
Merangsang pembuahan, produksi bijiBahan makanan dan farmasi
Penisilin
Penicilium notatum
Antibiotika


bioweb.usu.edu

Mikrobiologi industri tidak dapat dilepaskandari kemampuan mikroorganisme dalam melakukan
proses fermentasi
Fermentasi yaitu Perubahan komposisi zat makanan oleh enzim yang dihasilkan oleh bakteri, khamir (yeast), dan jamur.Contoh: pengasaman susu, dekomposisipati dan selulosa menjadi gula,pengubahan gula menjadi alkohol dan CO dan oksidasi senyawa nitrogen organik, dll.
A.   Faktor-faktor yang dibutuhkan dalam pengembangan industri mikroba:
a. Mikrobia (mikroorganisme).
b. Bahan dasar.
c. Sifat bioproses yang mendukung.
d. Pilot plante.
Syarat mikrorganisme yang akan digunakan:
1. Dalam kondisi biakan murni.
2. Unggul Secara Genetis.
3. Merupakan jenis yang stabil.
4. Bukan merupakan jenis patogen.

Bahan dasar:
-Hasil Pertanian: jerami, dedak, biji-bijian, kelapa dansabutnya, dll.
-Hasil Perkebunan: gula tebu, ampas tebu, kulit kopi,kulit coklat, minyak sawit, dll.-Limbah industri: limbah CPO, limbah tahu, sampah,limbah tapioka, dll.
 
ciriscience.org
Syarat-syarat bahan dasar:
·         Mudah didapat
·         Terdapat dalam jumlah yang banyak
·         Murah harganya
·         Terdapat bahan pengganti alaternatif
·   Industri kimia menghasilkan zat-zat yang diperlukan
B.   Faktor yang mempengaruhi Mikroorganisme Dalam Industri

1.   Faktor Abiotik
a.    Suhu
mikroba dibagi 3 Atas dasar pertumbuhannya, terhadap suhu
·         psikrofil yaitu mikroba yang dapat tumbuh antara suhu 00-300 dengan suhu optimum 150
·         mesofil yaitu mikroba yang dapat tumbuh antara suhu 250-370
·         termofil yaitu mikroba yang dapat tumbuh antara suhu 400-700 dengan suhu optimum 550-600
b.   Kelembaban dan Pengeringan
Tiap jenis mikroba mempunyai kelembaban optimum tertentu, Khami membutuhkan kelembaban lebih tinggi dibandingkan bakteri. Tidak semua air dalam medium dapat digunakan  oleh mikroba.
c.    pH
Berdasarkan PH yang ada mikroorganisma digolongkan menjadi 3 yaitu
-          Asidofil yaitu mikroorganisme yang hidup dalam keadaan PH sekitar 2,0-5,0
-          Neurofil yaitu mikroorganisme yang hidup dalam keadaan PH sekitar 5,5-80
-          Alkafil yaitu mikroorganisme yang hidup dalam keadaan PH sekitar 8,4-9,5
d.   Tekanan Osmosis
Beberapa organism dapat menyesuaikan diri terhadap tekanan osmosis yang tinggi
Ion-Ion Logam
Logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au dan Pb dapat bersifat toksik bagi mikroorganisme dalam konsentrasi rendah
e.    Iradiasi
Radiasi dapat menyebabkan kematian maupun kerusakan struktur tubuh atau DNA mikroorganisme
f.     Tekanan
Tekanan mempengaruhi cairan yang ada dalam mikroorganisme dan jika tekanan
2.   FAKTOR BIOTIK
a.    Interaksi antar mikroba
Interaksi mikroorganisme dapat terjadi pada dua atau lebih sel mikroorganisame, di alam kondisi biasanya sering terjadi pada biakan murni karena dialam jarang terjadi interaksi, interaksi ini terjadi pada mikroorganisme yang memiliki ukuran atau nutrisi yang sama seperti pada Pseudomonas synoyane dengan Streptococcus lactis
b.   Asosiasi mikroba dan tumbuhan
Mikroba dapat bersimbiosis atau hidup bersama dengan makhluk hidup lain seperti pada pada akar abnormal mikoriza, pada akar kacang-kacangan, alsan tersebut karena pada tanah lebih sedikit kandungan zat hara yang dibutuhkan oleh mikroba sedangkan kebutuhannya lebih banyak
 Streptococcus lactis
bioinfo.bact.wisc.edu










BAB II
Mikrobiologi DALAM BIDANG KESEHATAN


A.    Teknik genetika modern
Kejelasan mengenai mekanisme pemindahan gen pada bakteri dan peran dari unsur-unsur ekstra kromosom, telah membuka kemungkinan untuk memindahkan DNA asing ke dalam bakteri. Manipulasi genetik memungkinkan untuk memasukkan sepotong kecil pembawa informasi genetik dari manusia ke dalam bakteri sehingga terjadi sintesis senyawa protein yang bersangkutan. Kegiatan ini sering dilakukan dalam hal pembuatan hormon, antigen, dan antibodi.
Berdasarkan penjelasan di atas, mikroorganisme memiliki peranan yang cukup besar dalam kehidupan, baik peranan yang merugikan maupun yang menguntungkan.
Beberapa peranan yang dimiliki oleh mikroorganisme antara lain sebagai berikut:
Peranan yang Merugikan
  • Penyebab penyakit, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan
Misalnya Strptococcus pneumoniae penyebab pneumonia dan Corynebacterium diphtheriae penyebab dipteri.
  • Penyebab kebusukan makanan (spoilage)
Adanya kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk. Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang menghasilkan enzim proteolitik mampu merombak protein-protein. Pada proses pembusukan sayur dan buah, mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-bahan yang mengandung pektin yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan, 1988). Mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau, tekstur atau rasa suatu makanan. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe aktivitasnya, seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya seperti termofilik, halofilik, dll.
  • Penyebab keracunan makanan (food borne disease).
Kusnadi, dkk (2003) menjelaskan bahwa bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin) dapat mencemari badan air, misalnya spora Clostridium perfringens, C. Botulinum, Bacillus cereus, dan Vibrio parahaemolyticus. Spora dapat masuk ke dalam air melalui debu/tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah. Jika makanan atau minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam keadaan yang memungkinkan, bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga makanan atau minuman mengandung racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan keracunan makanan. Bahkan menurut Dwidjoseputro (2005) pada makanan yang telah dipasteurisasi pun juga dapat mengandung racun (toksin) . Makanan yang telah dipasteurisasi kemudian terus menerus disimpan di dalam kaleng pada temperatur kamar, dapat mengandung racun yang berasal dari Clostridium botulinum. Spora-spora dari bakteri ini tidak mati dalam proses pasteurisasi. Dalam keadaan tertutup (anaerob) dan suhu yang menguntungkan, maka spora-spora tersebut dapat tumbuh menjadi bakteri serta menghasilkan toksin. Racun yang dihasilkan tidak mengganggu alat pencernaan, melainkan mengganggu urat saraf tepi.
  • Menimbulkan pencemaran
Materi fekal yang masuk ke dalam badan air, selain membawa bakteri patogen juga akan membawa bakteri pencemar yang merupakan flora normal saluran pencernaan manusia, misalnya E. coli. Kehadiran bakteri ini dapat digunakan sebagi indicator pencemaran air oleh materi fekal.
B.     Bidang kesehatan
Salah satu manfaat mikroorganisme dalam bidang kesehatan adalah dalam menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi, aktinomiset, dan bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur untuk memerangi infeksi oleh bakteri. Beberapa mikroba menghasilkan metabolit sekunder, yang sangat bermanfaat sebagai obat untuk mengendalikan berbagai penyakit infeksi. Sejak dulu dikenal jamur Penicillium yang pertama kali ditemukan oleh Alexander fleming (1928), dapat menghasilkan antibiotika penisilin. Sekarang banyak diproduksi berbagai antibiotik dari berbagai jenis mikroba yang sangat berperan penting dalam mengobati berbagai penyakit. Selain untuk antibiotik, dalam bidang kesehatan mikrorganisme juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk di dalam saluran pencernaan alami, yang turut membantu mencerna makanan di dalam saluran pencernaan.
Kemajuan bioteknologi, tak terlepas dari peran mikroba.Karena materi genetika mikroba sederhana, sehingga mudah dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain. Disamping itu karena materi genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor (plasmid) yang dapat memindahkan suatu gen dari kromosom oganisme ke gen organisme lainnya (Anonim b, 2007). Misalnya terapi gen pada penderita gangguan liver. Terapi ini dapat dilakukan secara ex-vivo maupun in-vivo.
http://mochammadiqbal.files.wordpress.com/2008/10/mikro-1.jpg?w=485&h=263
Dalam terapi gen ex vivo, sel hati (misalnya) dari pasien yang hatinya telah mengalami kerusakan dipindahkan melalui pembedahan dan perawatan. Kemudian melalui terapi gen akan menyalurkannya dengan menggunakan vektor. Sel-sel hati yang dirubah secara genetik kemudian akan ditransplantasikan kembali dalam tubuh pasien tanpa khawatir akan kegagalan dari proses pencangkokan jaringan tersebut karena sel-sel ini pada awalnya berasal dari pasien.
Strategi terapi gen in vivo meliputi pemasukan gen ke dalam jaringan dan organ di dalam tubuh tanpa diikuti oleh pemindahan sel-sel tubuh. Tantangan utama dalam terapi gen in vivo adalah pengiriman gen hanya terjadi pada jaringan yang diharapkan dan tidak terdapat pada jaringan yang lain. Pada terapi ini, virus digunakan sebagai vektor untuk pengiriman gen (Thieman, 2004).
Beberapa hasil perkembangan bioteknologi lain yang penting dan melibatkan mikroba adalah produksi insulin, tanaman transgenik serta antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal (MAbs) merupakan salah satu antibodi murni yang bersifat sangat spesifik dan menjadi peluru ajaib bagi dunia pengobatan.
1.      Penemuan Insulin
Penemuan insulin juga merupkan bukti bahwa perkembangan mikrobiologi memberi sumbangan besar dalam bidang kesehatan. Pada 1920, Dr Frederick Banting bereksperimen untuk membuat ekstrak pankreas yang diharapkan akan memiliki kualitas anti-diabetes. Pada tahun 1921, di Universitas Toronto, Kanada, bersama dengan mahasiswa kedokteran bernama Charles Best, mereka berhasil membuat ekstrak pankreas. Metode yang mereka gunakan adalah dengan mengikatkan tali di saluran pancrease. Ketika diperiksa beberapa minggu kemudian, sel-sel pencernaan pankreas telah mati dan diserap oleh sistem kekebalan tubuh. Proses ini meninggalkan ribuan kelenjar Pulau Langerhans. Mereka lantas mengisolasi ekstrak Pulau Langerhans ini untuk memproduksi ‘isletin’. Isletin di kemudian hari lantas dikenal sebagai insulin.
Banting dan Best menguji insulin ini pada anjing yang menderita diabetes. Hasilnya, anjing tersebut tetap hidup meski pankreasnya telah diambil. Ekstrak insulin ternyata mampu mengatur kadar gula darah anjing. Pada titik ini, Profesor J. MacLeod, seorang sejawat Banting mengatakan ia ingin melihat kembali eksperimen ini secara keseluruhan. Setelah melihat hasilnya, MacLeod memutuskan mengerahkan seluruh tim penelitinya untuk bekerja pada produksi dan pemurnian insulin.JB Collip bergabung dengan tim tersebut, yang kemudian terdiri dari Banting, Best, Collip dan MecLeod. Mereka berhasil memproduksi insulin yang cukup, dalam kualitas yang cukup murni, untuk mengujinya pada pasien.
Pada tahun 1922 insulin diuji pada Leonard Thompson, seorang pasien diabetes berusia 14 tahun yang terbaring sekarat di Rumah Sakit Umum Toronto. Pada awalnya ia menderita reaksi alergi parah sehingga suntikan lebih lanjut dibatalkan. Para ilmuwan kemudian bekerja keras untuk meningkatkan kualitas ekstrak insulin. Suntikan kedua akhirnya diberikan pada Thompson dan hasilnya spektakuler. Para ilmuwan lantas pergi menyuntikkan cairan yang sama pada pasien diabetes lain yang sudah koma. Mereka pergi dari ranjang ke ranjang untuk memberikan insulin. Setelah disuntik, para pasien mulai terbangun dari koma mereka. Sebuah momen yang menggembirakan bagi anggota keluarga dan staf rumah sakit. Karena suatu hal Collip akhirnya meninggalkan proyek tersebut. Sementara itu Best berusaha untuk meningkatkan produksi insulin sehingga cukup untuk memenuhi kebutuhan rumah sakit.
Sebuah perusahaan bernama Eli Lilly akhirnya mendengar tentang penemuan insulin ini dan menawarkan bantuan. Tak lama kemudian Eli Lilly berhasil memproduksi insulin murni dalam jumlah besar.
Praktis penggunaan teknologi DNA rekombinan dalam sintesis insulin manusia membutuhkan jutaan salinan plasmid bakteri yang telah digabungkan dengan gen insulin dalam rangka untuk menghasilkan insulin. Gen insulin diekspresikan bersama dengan sel mereplikasi galaktosidase-B di dalam sel yang sedang menjalani mitosir.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture82.png?w=570
Protein yang terbentuk, sebagian terdiri dari B-galaktosidase, bergabung ke salah satu rantai insulin A atau B. Rantai insulin A dan rantai B kemudian diekstraksi dari fragmen B-galaktosidase dan dimurnikan.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture9.png?w=570
Sumber: http://www.littletree.com.au/dna.htm
Kedua rantai dicampur dan dihubungkan kembali dalam reaksi yang membentuk jembatan silang disulfida, menghasilkan Humulin murni (insulin manusia sintetis).
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture10.png?w=570
Sumber: http://www.littletree.com.au/dna.html
2.      Penemuan Vaksin berbentuk bubuk
Pengembangan vaksin untuk melindungi manusia dari penyakit virus adalah salah satu keunggulan dari pengobatan modern. Vaksin pertama diproduksi oleh Edward Jenner pada tahun 1796 untuk memberikan perlindungan terhadap penyakit cacar. Jenner menyadari bahwa pemerah susu yang telah tertular cacar sapi, sebuah infeksi yang relatif tidak berbahaya, menjadi tahan terhadap penyakit cacar, sebuah penyakit manusia yang sering menjadi epidemi dengan angka kematian yang sangat tinggi.
Vaksin flu dalam bentuk bubuk bisa menyelamatkan jutaan nyawa, kalau terjadi epidemi flu. Jean Pierre Amorij, seorang peneliti muda di Universitas Groningen berhasil mengembangkan vaksin bubuk tersebut. Belanda telah memberlakukan lagi kewajiban mengandangkan ungkas.
Di Jerman dan Polandia juga muncul virus flu burung H5N1. Flu burung versi ini memang bisa membuat orang sakit, tapi tidak akan terjadi penularan dari manusia ke manusia. Sejak beberapa tahun diketahui bahwa Flu Spanyol, yang abad lalu menelan nyawa puluhan juta orang, cikal bakalnya adalah virus flu burung. Ketika virus itu berubah menjadi semacam flu baru yang bisa menular antar manusia, bencana pun menjadi kenyataan.
Para ilmuwan sependapat bahwa pandemi seperti itu lambat laun akan datang kembali. Ini adalah fenomena alamiyah. Jadi, masalahnya bukan masalah ya atau tidak, tapi masalah kapan datangnya. Karena pesatnya peningkatan jumlah penduduk dunia dan meningkatnya jumlah perjalanan internasional, para pakar virus memperhitungkan, korbannya bisa mencapai 81 juta orang. Sembilan puluh persen korban dari negara ketiga.
Vaksin flu dalam bentuk bubuk ini mungkin satu-satunya cara untuk mencegah bencana dunia sebesar itu. Drs Amorij, penemu vaksin baru itu, menjelaskan kenapa penting bahwa virus itu justru berbentuk bubuk.
Vaksin flu berbentuk bubuk yang tidak gampang rusak ini juga jauh lebih murah dan lebih mudah untuk disimpan dan didistribusi. Malah bisa menumpuk cadangan sebagai persiapan menghadapi bencana. Karena satu-satunya cara untuk menghambat proses pandemi adalah sebanyak mungkin menyuntik orang. Oleh karena itu cadangan vaksin yang banyak adalah sangat penting.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture111.png?w=570&h=285
Gambar .Vaksin Bentuk Bubuk
Masih banyak lagi kelebihan vaksin berbentuk bubuk ini. Karena bubuknya sangat halus, maka cocok sekali untuk dihirup sehingga vaksin mudah masuk ke bawah paru-paru. Dan bubuk halus gampang dibuat vaksin hirupan yang bisa dibuang setelah dipakai, yang mengandung sedikit vaksin kering. Jadi masa depan vaknsi ini cemerlang.
Efektifitas vaksin flu baru ini sudah terbukti dalam ujicoba yang disebut “Model tikus”. Tikus dan manusia memang tidak sama, tapi cara paru-paru bekerja hampir sama. Cara menghirup bubuk halus, itu juga sama. Oleh karena itu, ujicoba dengan manusia – yang sekarang sudah dimulai- dipastikan akan berhasil.
Kalau pandemi virus terjadi, cara kerjanya pertama-tama sama dengan vaksin flu lain. Vaksin ‘dipanen’ dan produksi vaksin pun dimulai. Saat ini caranya persis seperti injeksi flu tahunan. Tapi vaksin bubuk ini akan membawa perubahan besar. Apa yang selama ini dianggap sebagai vaksin ‘biasa’ akan berubah menjadi senjata ampuh melawan flu. Jean Pierre Amorij berani mengatakan, bahwa vaksin bubuk ini dalam waktu sepuluh tahun akan siap untuk didistribusi. Sidang desertasi Amorij digelar Januari mendatang. Setelah itu dia berhak menyandang gelar Doktor.Sumber:  Radio Nederland Wereldomroep (RNW).
Produksi vaksin dimulai dengan sejumlah kecil virus tertentu (atau disebut benih). Virus harus bebas dari ‘kotoran’, baik berupa virus yang serupa atau variasi dari jenis virus yang sama. Selain itu, benih harus disimpan dalam kondisi “ideal”, biasanya beku, yang mencegah virus menjadi lebih kuat atau lebih lemah dari yang diinginkan. Benih disimpan dalam gelas kecil atau wadah plastik. Jumlah yang kecil hanya 5 atau 10 sentimeter kubik, mengandung ribuan hingga jutaan virus, nantinya dapat dibuat menjadi ratusan liter vaksin. Freezer dipertahankan pada suhu tertentu. Grafik di luar freezer akan mencatat secara terus menerus suhu freezer. Sensor terhubung dengan alarm yang dapat didengar atau alarm komputer yang akan menyala jika suhu freezer berada di luar suhu yang seharusnya. Setelah mencairkan dan memanaskan benih virus dalam kondisi tertentu secara hati-hati (misalnya, pada suhu kamar atau dalam bak air), sejumlah kecil sel virus ditempatkan ke dalam “pabrik sel,” sebuah mesin kecil yang telah dilengkapi sebuah media pertumbuhan yang tepat sehingga sel memungkinkan virus untuk berkembang biak.
Setiap jenis virus tumbuh terbaik di media tertentu, namun semua media umumnya mengandung protein yang berasal dari mamalia, misalnya protein murni dari darah sapi. Media juga mengandung protein lain dan senyawa organik yang mendorong reproduksi sel virus. Penyediaan media yang benar, pada suhu yang tepat, dan dengan jumlah waktu yang telah ditetapkan, virus akan bertambah banyak.
Selain suhu, faktor-faktor lain harus dipantau adalah pH. pH adalah ukuran keasaman atau kebasaan, diukur pada skala dari 0 sampai 14. dan virus harus disimpan pada pH yang tepat dalam pabrik sel. Air tawar yang tidak asam atau basa (netral) memiliki pH 7. Meskipun wadah di mana sel-sel tumbuh tidak terlalu besar (mungkin ukuran pot 4-8 liter), terdapat sejumlah katup, tabung, dan sensor yang terhubung dengannya. Sensor memantau pH dan suhu, dan ada berbagai koneksi untuk menambahkan media atau bahan kimia seperti oksigen untuk mempertahankan pH, tempat untuk mengambil sampel untuk analisis mikroskopik, dan pengaturan steril untuk menambahkan komponen ke pabrik sel dan mengambil produk setengah jadi ketika siap.
Virus dari pabrik sel ini kemudian dipisahkan dari media, dan ditempatkan dalam media kedua untuk penumbuhan tambahan. Metode awal yang dipakai 40 atau 50 tahun yang lalu yaitu menggunakan botol untuk menyimpan campuran, dan pertumbuhan yang dihasilkan berupa satu lapis virus di permukaan media. Peneliti kemudian menemukan bahwa jika botol itu berubah posisi saat virus tumbuh, virus bisa tetap dihasilkan karena lapisan virus tumbuh pada semua permukaan dalam botol.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture121.png?w=570
Gambar . Teknologi Pembuatan Vaksin
Sebuah penemuan penting dalam tahun 1940-an adalah bahwa pertumbuhan sel sangat dirangsang oleh penambahan enzim pada medium, yang paling umum digunakan yaitu tripsin. Enzim adalah protein yang juga berfungsi sebagai katalis dalam memberi makan dan pertumbuhan sel.
Dalam praktek saat ini, botol tidak digunakan sama sekali. Virus yang sedang tumbuh disimpan dalam wadah yang lebih besar namun mirip dengan pabrik sel, dan dicampur dengan “manik-manik,” partikel mikroskopis dimana virus dapat menempelkan diri. Penggunaan “manik-manik” memberi virus daerah yang lebih besar untuk menempelkan diri, dan akibatnya, pertumbuhan virus menjadi yang jauh lebih besar. Seperti dalam pabrik sel, suhu dan pH dikontrol secara ketat. Waktu yang dihabiskan virus untuk tumbuh bervariasi sesuai dengan jenis virus yang diproduksi, dan hal itu sebuah rahasia yang dijaga ketat oleh pabrik.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture131.png?w=570
Gambar. Pemisahan Virus
Ketika sudah tercapai jumlah virus yang cukup banyak, virus dipisahkan dari manik-manik dalam satu atau beberapa cara. Kaldu ini kemudian dialirkan melalui sebuah filter dengan bukaan yang cukup besar yang memungkinkan virus untuk melewatinya, namun cukup kecil untuk mencegah manik-manik dapat lewat. Campuran ini sentrifugasi beberapa kali untuk memisahkan virus dari manik-manik dalam wadah sehingga virus kemudian dapat dipisahkan. Alternatif lain yaitu dengan mengaliri campuran manik-manik dengan media lain sehingga mencuci manik-manik dari virus.
Vaksin bisa dibuat baik dari virus yang dilemahkan atau virus yang dimatikan. Pemilihan satu dari yang lain tergantung pada sejumlah faktor termasuk kemanjuran vaksin yang dihasilkan dan efek sekunder. Virus yang dibuat hamper setiap tahun sebagai respon terhadap varian baru virus penyebab, biasanya berupa virus yang dilemahkan. Virulensi virus bisa menentukan pilihan; vaksin rabies, misalnya, selalu vaksin dari virus yang dimatikan.
Jika vaksin dari virus dilemahkan, virus biasanya dilemahkan sebelum dimulai proses produksi. Strain yang dipilih secara hati-hati dibudidayakan (ditumbuhkan) berulang kali di berbagai media. Ada jenis virus yang benar-benar menjadi kuat saat mereka tumbuh. Strain ini jelas tidak dapat digunakan untuk vaksin ‘attenuated’. Strain lainnya menjadi terlalu lemah karena dibudidayakan berulang-ulang, dan ini juga tidak dapat diterima untuk penggunaan vaksin. Seperti bubur, kursi, dan tempat tidur yang disukai Goldilocks, hanya beberapa virus yang “tepat” mencapai tingkat atenuasi yang membuat mereka dapat diterima untuk penggunaan vaksin, dan tidak mengalami perubahan dalam kekuatannya. Teknologi molekuler terbaru telah memungkinkan atenuasi virus hidup dengan memanipulasi molekul, tetapi metode ini masih langka.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture141.png?w=570
Gambar . Pemilih Strain Virus
Virus ini kemudian dipisahkan dari media tempat dimana virus itu tumbuh. Vaksin yang berasal dari beberapa jenis virus (seperti kebanyakan vaksin) dikombinasikan sebelum pengemasan. Jumlah aktual dari vaksin yang diberikan kepada pasien akan relatif kecil dibandingkan dengan jumlah medium yang dengan apa vaksin tersebut diberikan. Keputusan mengenai apakah akan menggunakan air, alkohol, atau solusi lain untuk injeksi vaksin, misalnya, dibuat setelah tes berulang-ulang demi keselamatan, steritilitas, dan stabilitas.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture151.png?w=570
Gambar .Pengontrolan Kualitas dengan Gaun Tyvek untuk melindungi pekerja yang membuat dan mengemas vaksin
Untuk melindungi kemurnian vaksin dan keselamatan pekerja yang membuat dan mengemas vaksin, kondisi kebersihan laboratorium diamati pada seluruh prosedur. Semua transfer virus dan media dilakukan dalam kondisi steril, dan semua instrumen yang digunakan disterilisasi dalam autoklaf (mesin yang membunuh organisme dengan suhu tinggi, dan yang berukuran sekecil kotak perhiasan atau sebesar lift) sebelum dan sesudah digunakan. Pekerja yang melakukan prosedur memakai pakaian pelindung yang meliputi gaun Tyvek sekali pakai, sarung tangan, sepatu bot, jaring rambut, dan masker wajah. Ruangan pabrik sendiri memakai AC yang khusus sehingga jumlah partikel di udara minimal.




















BAB III
MIKROBIOLOGI DALAM BIDANG PERTANIAN 

Definisi :
Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil (Kusnadi, dkk, 2003). Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula. Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan.enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk perngolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada.
Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tempat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya relative cepat (Darkuni, 2001). Oleh karena aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan.
Sekilas, makna praktis dari mikroorganisme disadari tertutama karena kerugian yang ditimbulkannya pada manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Misalnya dalam bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Walaupun di bidang lain mikroorganisme tampil merugikan, tetapi perannya yang menguntungkan jauh lebih menonjol. Menurut Schlegel ( 1994) beberapa bukti mengenai peranan mikrobiologi dapat dikemukakan sebagai berikut:
A.  Proses klasik menggunakan mikroorganisme
Di Jepang dan Indonesia sudah sejak zaman dahulu kacang kedelai diolah dengan menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri asam laktat. Bahkan sudah sejak zaman perang dunia pertama fermentasi terarah dengan ragi digunakan untuk membuat gliserin. Asam laktat dan asam sitrat dalam jumlah besar yang diperlukan oleh industri makanan, masing-masing dibuat dengan pertolongan bakteri asam laktat dan cendawan Aspergillus niger.
B.  Mikrobiologi Pertanian
Mikrobiologi pertanian adalah ilmu yang mempelajari tentang peranan mikroba dalam bidang pertanian. Mikrobiologi Pertanian merupakan penggunaan Mikrobiologi untuk tujuan memecahkan masalah-masalah praktis di bidang pertanian. Dengan demikian dapat dirumuskan tugas dari Mikrobiologi Pertanian adalah mempelajari dan memanfaatkan mikroba sebaik mungkin guna meningkatkan produksi pertanian baik kuantitas maupun kualitas dan menekan kemungkinan kehilangan produksi karena berbagai sebab.
Bidang pertanian juga mempunyai peran dalam penambatan nitrogen, mikororganisme tersebut adalah (baktero fotosintesis, Azotobacter, Clostridium dan Rhizobium). Proses penambahan utama terdiri atas dua reaksi yang terpisah, yaitu:
1) pembentukan reduktan,
2) pengikatan gas nitrogen.
ATP diperlukan untuk reaksi pertama yang elektronnya diteruskandari feredoksin terduksi ke reduktan yang hinggga kini belum diketahui paada reaksi kedua nitrogen ditambatkan pada protein (nitrogenase) yang mengandung molibdenum, besi dan sulfur, diperlukan untuk pemanfaatan kembali senyawa-senyawa sulfur untuk pertumbuhan tanaman. Pembentukan H2S dari penguraian protein dapat diselesaikan oleh berbagai bakteri heterotrof. Dikarenakan pada dasarnya semua protein mengandung sistein dan metionin – asam amino yang mengandung sulfur – penguraian protein yang lengkap melepaskan sulfur sebagai sulfied. Beberapa kelompok mikroorganisme yang melaksanakan daun sulfur adalah kelompok bakteri yang berbentuk benang yang melayang.
Bakteri nitrifikasi adalah bakteri-bakteri tertentu yang mampu menyusun senyawa nitrat dari amoniak yang berlangsung secara aerob di dalam tanah. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu:
  • Oksidasi amoniak menjadi nitrit oleh bakteri nitrit. Proses ini dinamakan nitritasi.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture5.jpg?w=247&h=39
Reaksi nitritasi
  • Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Prosesnya dinamakan nitratasi.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture6.jpg?w=183&h=26
Reaksi nitratasi
Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Tetapi sebaliknya di dalam air yang disediakan untuk sumber air minum, nitrat yang berlebihan tidak baik karena akan menyebabkan pertumbuhan ganggang di permukaan air menjadi berlimpah.
C.  Pemanfaatan Mikrobia dalam Produksi Pertanian Dilakukan Melalui:
  1. Pemeliharaan dan peningkatan kesuburan tanah dengan memanfaatkan mikrobia yang berperan dalam siklus Nitrogen (mikrobia penambat nitrogen, mikrobia amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi), Fosfor (mikrobia pelarut fosfat), Sulfur (Mikrobia pengoksidasi sulfur), dan Logam-logam (Fe, Cu, Mn, dan Al),
  2. Pemeliharaan kesehatan tanah dengan memanfaatkan mikrobia penekan organisma pengganggu tanaman (OPT),
  3. Pemulihan kesehatan tanah dengan memanfaatkan mikrobia pendekomposisi / penyerap senyawa-senyawa toksik terhadap mahluk hidup (Bioremediasi),
  4. Pemacuan pertumbuhan tanaman dengan memanfaatkan mikrobia penghasil fitohormon.
Pengertian Rhizobium sp.
Rhizobium (yang terkenal adalah Rhizobium leguminosarum) adalah basil yang gram negatif yang merupakan penghuni biasa didalam tanah. Bakteri ini masuk melalui bulu-bulu akar tanaman berbuah polongan dan menyebabkan jaraingan agar tumbuh berlebih-lebihan hingga menjadi kutil-kutil. Bakteri ini hidup dalam sel-sel akar dan memperoleh makanannya dari sel-sel tersebut. Biasanya beberapa spesies Actinomycetes kedapatan bersama-sama dengan Rhizobium sp dalam satu sel.
Bakteri nitrogen adalah bakteri yang mampu mengikat nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang dapat diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di udara, bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah pertanian. Kelompok bakteri ini ada yang hidup bebas maupun simbiosis. Bakteri nitrogen yang hidup bebas yaitu Azotobacter chroococcum, Clostridium pasteurianum, dan Rhodospirillum rubrum. Bakteri nitrogen yang hidup bersimbiosis dengan tanaman polong-polongan yaitu Rhizobium leguminosarum, yang hidup dalam akar membentuk nodul atau bintil-bintil akar. Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak digunakan sebagai pupuk hijau seperti Crotalaria, Tephrosia, dan Indigofera. Akar tanaman polong-polongan tersebut menyediakan karbohidrat dan senyawa lain bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat nitrogen bagi akar. Jika bakteri dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak dapat mengikat nitrogen sama sekali atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit sekali. Bintil-bintil akar melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah tempat tanaman polong hidup. Dengan demikian terjadi penambahan nitrogen yang dapat menambah kesuburan tanah.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture21.jpg?w=150&h=108http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture13.jpg?w=150&h=117
( Anonymous,2010)                  (Anonymous,2010)


Bakteri Rhizobium sp dan Daur Hidupnya
Sumber utama nitrogen adalah nitrogen bebas (N2) yang terdapat di atmosfir, yang takarannya mencapai 78% volume, dan sumber lainnya yang ada di kulit bumi dan perairan. Nitrogen juga terdapat dalam bentuk yang kompleks, tetapi hal ini tidak begitu besar sebab sifatnya yang mudah larut dalam air.
Pada umumnya derivat nitrogen sangat penting bagi kebutuhan dasar nutrisi, tetapi dalam kenyataannya substansi nitrogen adalah hal yang menarik sebagai polutan di lingkungan. Terjadinya perubahan global di lingkungan oleh adanya interaksi antara nitrogen oksida dengan ozon di zona atmosfir. Juga adanya perlakuan pemupukan (fertilization treatment) yang berlebihan dapat mempengaruhi air tanah (soil water), sehingga dapat mempengaruhi kondisi air minum bagi manusia.
Bentuk atau komponen N di atmosfir dapat berbentuk ammonia (NH3), molekul nitrogen (N2), dinitrit oksida (N2O), nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2), asam nitrit (HNO2), asam nitrat (HNO3), basa amino (R3-N) dan lain-lain dalam bentuk proksisilnitri. Dalam telaah kesuburan tanah proses pengubahan nitrogen dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu mineralisasi senyawa nitrogen komplek, amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, dan volatilisasi ammonium.
Sejumlah organisme mampu melakukan fiksasi N dan N-bebas akan berasosiasi dengan tumbuhan. Senyawa N-amonium dan N-nitrat yang dimanfaatkan oleh tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan manusia dan kembali memasuki sistem lingkungan melalui sisa-sisa jasad renik. Proses fiksasi memerlukan energi yang besar, dan enzim (nitrogenase) bekerja dan didukung oleh oksigen yang cukup. Kedua faktor ini sangat penting dalam memindahkan N-bebas dan sedikit simbiosis oleh organisme.
Nitrogenase mengandung protein besi-belerang dan besi-molibdenum, dan mereduksi nitrogen dengan koordinasi dan transfer elektron dan proton secara kooperatif, dengan menggunakan MgATP sebagai sumber energi. Karena pentingnya reaksi ini, usaha-usaha untuk mengklarifikasi struktur nitrogenase dan mengembangkan katalis artifisial untuk fiksasi nitrogen telah dilakukan secara kontinyu selama beberapa tahun. Baru-baru ini, struktur pusat aktif nitrogenase yang disebut dengan kofaktor besi-molibdenum telah ditentukan dengan analisis kristal tunggal dengan sinar-X.
Nitrogen organic diubah menjadi mineral N-amonium oleh mikroorganisasi dan beberapa hewan yang dapat memproduksi mineral tersebut seperti : protozoa, nematoda, dan cacing tanah. Serangga tanah, cacing tanah, jamur, bakteri dan aktinbimesetes merupakan biang penting tahap pertama penguraian senyawa N-organik dalam bahan organic dan senyawa N-kompleks lainnya. Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen, dan berasosiasi dengan N-bebas yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang penting dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genus Rhizobium dengan tumbuhan Leguminosa termasuk Trifollum spp, Gylicene max (soybean), Viciafaba (brand bean), Vigna sinensis (cow-pea), Piscera sativam (chick-pea), dan Medicago sativa (lucerna).
Bakteri dalam genus Rhizobium merupakan bakteri gram negatif, berbentuk bulat memanjang, yang secara normal mampu memfiksasi nitrogen dari atmosfer. Umumnya bakteri ini ditemukan pada nodul akar tanaman leguminosae.
Rhizobium berasal dari dua kata yaitu Rhizo yang artinya akar dan bios yang berarti hidup. Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob, bentuk batang, koloninya berwarna putih berbentuk sirkulasi, merupakan penghambat nitrogen yang hidup di dalam tanah dan berasosiasi simbiotik dengan sel akar legume, bersifat host spesifik satu spesies Rhizobium cenderung membentuk nodul akar pada satu spesies tanaman legume saja. Bakteri Rhizobium adalah organotrof, aerob, tidak berspora, pleomorf, gram negatif dan berbentuk batang. Bakteri rhizobium mudah tumbuh dalam medium pembiakan organik khususnya yang mengandung ragi atau kentang. Pada suhu kamar dan pH 7,0 – 7,2.
Morfologi Rhizobium dikenal sebagai bakteroid. Rhizobium menginfeksi akar leguminoceae melalui ujung-ujung bulu akar yang tidak berselulose, karena bakteri Rhizobium tidak dapat menghidrolisis selulose.
Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar leguminoceae mengambil nitrogen langsung dari udara dengan aktifitas bersama sel tanaman dan bakteri, nitrogen itu disusun menjadi senyawaan nitrogen seperti asam-asam amino dan polipeptida yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan, bakteri dan tanak disekitarnya. Baik bakteri maupun legum tidak dapat menambat nitrogen secara mandiri, bila Rhizobium tidak ada dan nitrogen tidak terdapat dalam tanah legum tersebut akan mati. Bakteri Rhizobium hidup dengan menginfeksi akar tanaman legum dan berasosiasi dengan tanaman tersebut, dengan menambat nitrogen.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture31.jpg?w=150&h=114http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/yu.jpg?w=171&h=127
(Anonymous, 2010)                            (Anonymous, 2010)
Pengaruh dan Penerapan Bakteri Rhizobium sp Terhadap Mikrobiologi Pertanian
Pada dunia pertanian bakteri rhizobium sp mengikat unsur nitrogen dari lingkungan sekitar dan menularkan ke tumbuhan, tetapi bagian akar dan juga pada bagian  tanah pada suatu tanaman. Kebanyakan  rhizobium sp menularkan pada tanaman yang berbiji : contohnya saja akar pada tanaman kedelai.
Pada tanaman kedelai tersebut, bakteri rhizobium sp menempel pada bintil akar. Dan itu membuat tanaman tersebut tumbuh subur dan untuk melangsungkan hidupnya karena tanaman tersebut telah terinfeksi oleh bakteri Rhizobium sp.
Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak digunakan sebagai pupuk hijau seperti Crotalaria, Tephrosia, dan Indigofera. Akar tanaman polong-polongan tersebut menyediakan karbohidrat dan senyawa lain bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat nitrogen bagi akar. Jika bakteri dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak dapat mengikat nitrogen sama sekali atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit sekali. Bintil-bintil akar melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah tempat tanaman polong hidup. Dengan demikian terjadi penambahan nitrogen yang dapat menambah kesuburan tanah.

D.  PEMANFAATAN BIOFERTILIZER PADA PERTANIAN ORGANIK

Pertanian organik semakin berkembang dengan sejalan dengan timbulnya kesadaran akan petingnya menjaga kelestarian lingkungan dan kebutuhan bahan makanan yang relatif lebih sehat.dalam pertanian organik yang tidak meggunakan bahan kimia buatan seperti pupuk kimia buatan dan pestisida,biofertilizer atau pupuk hayati menjadi salah satu alternatif yang dapat dipertimbangkan. Beberapa mikroba tanah seperti rhizobium,azaosprillium, azotobacter mikoriza perombak sellulosa dan efektif mikroorgnisme dapat dimanfaatkan sebagai biofertilizer pada pertanian organik.biofertilizer tersebut fungsinya antara lain membantu penyediaan hara pada tanaman, mempermudah penyediaan hara bagi tanaman membantu dekomposisi bahan organik, meyediakan lingkungn rhizosfer sehingga pada akhirnya akan mendukung pertumbuhan dan produksi peningkatan tanaman.
1.  PERANAN BIOFERTILIZER
Pertanian organik dapat didefinisikan sebagai sistem pengolahan produksi pertanian yang holistik yang mendorong dan meningkatkan kesehatan agro-ekosistem termasuk biodiversitas, siklus biologi dan aktifitas biologi tanah. Dalam sistem pertanian organik masukan (input) dari luar (eksterna) akan dikurangi dengan cara tidak menggunakan pupuk kimia buatan, pestisida dan bahan sintetis lainya. Dalam sistem pertanian organik kekuatan hukum alam yang harmonis dan lestari akan dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil pertanian sekaligus meningkatkan ketahanan terhadap serangan hama dan penyakit.
2.  PERKEMBANGAN BIOFERTILIZER
Perkembangan biofertilizer saat ini di Dunia telah pesat. Berbagai negara seperti India, Thailand, Jepang, Cina, Brazil, Taiwan dan Negara maju lainnya telah lama beralih dari pupuk kimia ke arah pupuk biologi.
Pupuk biologi atau yang disebut juga dengan Biofertilizer dinilai lebih bermanfaat baik ke tanaman maupun ke lingkungan. Manfaat ke tanaman karena Biofertilizer mengandung sejumlah mikroba yang mampu menyediakan nutrisi bagi kebutuhan tanaman, seperti Nitrogen, fosfat, Kalium, dan Biohormon.
3.  BEBERAPA BIOFERTILIZER DAN MANFAATNYA
Dari segi fungsi metabolisme dan manfaat bagi manusia,terutama pada bidang pertanian, mikroorganisme tanah dapat dikelompokan menjadi mikroorganisme yang merugikan dan mikroorganisme yang bermanfaat. Mikroorgnisme tanah yang menguntungkan ini dapat dikategorikan sebagai biofertilizer (pupuk hayati).
Secara garis besar dapat fungi yang menguntungkan dapat dibagi menjadi :
  1. penyediaan hara
  2. peningkatan ketersediaan hara
  3. pengontrol organisme pengganggu tanaman
  4. pengurai bahan organik dan pembentuk humus
  5. perombak persenyawaan agrokimia

4.  TEKNIK PEMANFAATAN BIOFERTILIZER
Mikroorganisme hasil inokulasi dari tanah pada kondisi laboratorium menggunakan media buatan. Setelah mikroorganisme tersebut berhasil dibiakan, maka diperoleh galur yang dikehendaki. karena tidak semua spesies dari suatu populasi bersifat efektif. Selanjutnya galur yang efektif di isolasi, dan dilakukan pengujian di lapangan apakah hasil inokulasi harus sesuai dengan kondisi lingkungan tertentu, harus mampu menyesuaikan dengan fluktuasi kondisi lingkungan dan tidak kalah bersaing atau dimangsa mikroorganisme asli.
Apabila mikroorganisme yang di inokulasikan cukup efektif dalam meningkatkan hasi tanaman, maka tugas selanjutnya mengembangkan metode untuk memperbanyak dengan skala besar. Pada umumnya, mikroorganisme akan tumbuh dan berkembang melalui proses fermentasi. Apabila populasi mikroorganisme mencapai ukuran tertentu, kemudian tahap berikutnya adalah memanen dan mengemas untuk tujuan komersial. Tugas selanjutnya adalah membuat formula cara kerja inokulan, termasuk cara memanfaatkan inokulan di lapangan (disemprotkan ke tanah atau dicampur dengan biji), termasuk memecahkan semua masalah yang mungkin dihadapi dalam mempertahankan inokulan tetap efektif, terutama yang berhubungan dengan pengiriman, kemasan, penyimpanan, dan pemanfaatan.
Pemanfaata pupuk asil biofertilizer pada pertanian
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/npk_fertilization.jpg?w=570



5.  PERKEMBANGAN BIOFERTILIZER
Perkembangan biofertilizer saat ini di Dunia telah pesat. Berbagai negara seperti India, Thailand, Jepang, Cina, Brazil, Taiwan dan Negara maju lainnya telah lama beralih dari pupuk kimia ke arah pupuk biologi.
Pupuk biologi atau yang disebut juga dengan Biofertilizer dinilai lebih bermanfaat baik ke tanaman maupun ke lingkungan. Manfaat ke tanaman karena Biofertilizer mengandung sejumlah mikroba yang mampu menyediakan nutrisi bagi kebutuhan tanaman, seperti Nitrogen, fosfat, Kalium, dan Biohormon.
TEKNOLOGI PRODUKSI BIOFERTILIZER
Langkah pertama yang dilakuka alam produksi biofertilizer ini adalah dengan mengidentifikasi mikroorgaisme yang akan dijadikan biofertilizer (pupuk hayati). Selanjutnya mikroorganisme hasil isolasi dari tanah dikembangbiakan pada laboratorium menggunakan meia buatan. Setelah mikroorgaisme tersebut berhasil dibiakan, maka diperoleh galur ang dikehendaki. Selajutnya galur efektif akan diisolasi dan dilakukan pengujian lapangan apakah hasil inokulasi dapat meningkatkan pertumbuhan produksi tanaman. Mikroorganisme yang diinkulasi harus sesuai dengan kondisi lingkungan ternentu agar tidak kalah bersaing dengan mikroorganisme asli.
Apabila mikroorganisme yang diinokulasikan cukup efektif dalam meningkatkan hasil produksi tanaman, maka selanjutnya mengembangka metode daam skala jumlah besar. Pada umumnya mikroorganisme akan berkembang melalui proses fermentasi. Apabila populasi mikroorganisme mencapai ukuran tertentu, maka selanjutnya adalah memanen dan mengemas hasil produksi.
RHIZOBIUM
Bakteri rhizobium adalah salah satu bakteri yang berkemampuan sebagai bakteri penyedia hara bagi tanaman. Bila bersimbiosis dengan tanaman legum, bakteri ini akan menginfeksi tanaman akar dan membentuk bintil akar di dalamnya. Perana rhizobium terhadap pertumbuhan tanaman khususnya berkaitan dengan ketersediaan nitrogen bagi tanaman inangnya.
AZOSPIRILLIUM DAN AZOTOBACTER
Azosprillium mempunyai potensi cukup besar untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati. Bakteri inibayak dijupai brasosiasi dengan tanaman jenis rerumputan termasuk jenis serelia, tanaman jagung dan gandum. Sampai saat ini ada tiga spesies yang telah ditemukan dan mempunyai kemampuan dalam menghambat nitrogen, yaitu  azsprillium brasilense, A. Lipoferum, A. Amazonese.
MIKORIZA
Asosiasi simbiotik antara jamur dan sistim perakaran tanaman tinggi diistilahkan dengan mikoriza. Dalam fenomena ini jamur menginfeksi dan mengkoloni akar tanpa menimbulan nekrosis sebagaimana biasa terjadi pada infeksi jamur patogen, dan mendapat pasokan nutrisi secara teratur dari tanaman.
MIKROORGANISME EFEKTIF
Mikroorganisme efektif (EM) merupakan kultur campuran beberapa jenis mikroorganisme yang bermanfaat (bakteri fotosintetik, bakteri asam laktat, dan jamur peragian) yang dapatdimanfaatkan sebagai inokulan untuk meningkatkan keragamanmikroba tanah. Pemanfaatan EM dapat memperbaiki kualitas tanah dan selanjutna memperbaiki da meningkatkan produksi tanaman.
Pengaruh Mikroorganisme Efektif yag menguntungkan adalah sebagai berikut:
  1. Memperbaiki lingkungan fisik, kimia dan bilogi tanah serta menekan hama pertumbuhan penyakit
  2. Memperbaiki perkecambahan, pembungaan, pembentukan buah dan pematangan hasil
  3. Meningkatkan kapasitas fotositetis tanaman.
  4. meningkatkan bahan organik sebagai sumber pupuk
KEUNTUNGAN PEMANFAATAN BIOFERTILIZER
  1. Pemakaian pupuk anorganik (Urea, TSP, KCl, dll) dapat ditinggalkan
  2. Dapat meningkatkan kesuburan tanah dengan jalan memperbaiki struktur tanah dan mengoptimalkan mikroba yang bekerja dalam tanah
  3. Meningkatkan hasil panen
  4. ketersediaan hara makro dan mikro terpenuhi dan aktifitas mikroorganisme tanah untuk membantu kesuburan tanah juga terjaga.


TABEL MEKANISME BIOFERTILIZER
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/biofertilizers.jpg?w=570&h=561




HASIL PANEN DENGAN MENGGUNAKAN BIOFERTILIZER
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/1176420_fertilizer3.jpg?w=570



E.  PERAN KONSORSIUM MIKROORGANISME DALAM LIMBAH KOTORAN SAPI MENJADI KOMPOS
Sapi merupakan jenis ternak ruminansia yang relatif lebih digemari oleh masyarakat umum. Di pulau Lombok khususnya, pemeliharaan sapi dilakukan secara kelompok dalam suatu kandang kolektif. Jumlah kandang kolektif yang ada berkisar 3.000 buah, yang tersebar di seluruh wilayah Kabupaten namun belum banyak yang memikirkan pengelolaan limbahnya (kotoran). Sebagian besar peternak belum mengelola dan memanfaatkan kotoran ternaknya. Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan tercatat bahwa satu ekor sapi rata-rata menghasilkan kotoran rata-rata 10-25 kg/hari. Apabila dalam satu kandang kolektif dipelihara sebanyak 100 ekor sapi maka kotoran yang dapat dikumpulkan adalah 2.500 kg.
Namun sampai saat ini kotoran sapi yang dihasilkan umumnya dibuang ke saluran air. Maksudnya dilakukan demikian oleh peternak, adalah untuk memudahkan penanganan dan bisa dimanfaatkan untuk lahan-lahan yang terairi oleh saluran tersebut. Pada saat yang demikian (kotoran ternak segar) belum dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tanaman karena belum terdekomposisi dengan rasio C/N lebih dari 40. Limbah ternak dapat lebih bermanfaat setelah melalui proses pengolahan, menjadi kompos. Keengganan peternak untuk memproses kotoran ternak menjadi kompos disebabkan oleh lama waktu yang dibutuhkan selama proses pengomposan lebih kurang 2 bulan. Namun dengan adanya berbagai teknologi, kotoran ternak dapat didekomposisi menjadi kompos dalam waktu yang lebih singkat.
Memanfaatkan limbah sapi yang berupa kotoran atau feses dan air seni diolah menjadi kompos atau pupuk organik sangat berguna bagi tanaman dan ini sangat membantu Pemerintah dalam menangulangi pencemaran lingkungan hasil limbah kotoran sapi tersebut. Arti dari pengkomposan adalah proses penguraian limbah padat organik menjadi materi yang stabil oleh mikroorganisma dalam kondisi terkendali. Proses penguraian tersebut dilakukan oleh konsorsium mikroorganisma, jasad renik yang kasat mata. Mikroorganisma yang bekerja merupakan organisme yang memerlukan udara/ oksigen sehingga tidak timbul bau yang menyengat. Untuk mengoptimalkan kerja mikroorganisma tersebut diperlukan beberapa pengendalian antara lain pengendalian terhadap kelembaban, aerasi, dan temperatur untuk menghindari terjadinya proses yang dapat menimbulkan bau busuk.
Limbah padat organik biasanya mengandung berbagai mikroorganisma yang mampu melakukan proses pengkomposan. Ketika limbah organik dipaparkan di udara dan kandungan airnya sesuai, maka mikroorganisma mulai bekerja. Selain oksigen dari udara dan air, mikroorganisma memerlukan pasokan makan yang mengandung karbon dan unsur hara seperti nitrogen, fosfor dan kalium untuk pertumbuhan dan reproduksi mereka. Kebutuhan makanan tersebut disediakan oleh limbah organik . Mikroorganisma kemudian melepaskan karbondioksida, air dan energi dan berkembang biak.
Energi dilepaskan sebagai panas. Akibat dari Energi yang dilepaskan, tumpukan bahan yang dikomposkan akan melewati tahap penghangatan. Pada minggu pertama dan kedua proses pengomposan, energi panas yang dilepaskan oleh bakteri termofilik dapat mengakibatkan suhu tumpukan kompos mencapai 70 derajat celcius. Kemudian sejalan dengan waktu suhu kompos akan menurun karena aktivitas mikroorganisme termofilik mulai menurun dan digantikan oleh mikroorganisme mesotilik. Penurunan suhu pada akhir minggu ke-enam biasanya telah mencapai 40 derajat celcius dan kompos sudah dapat dipanen. Tempat yang digunakan adalah ruangan terbuka yang beratap lantai, proses aerasinya alamiah dan pembuatan tumpukannya dibuat memanjang dengan ukuran yang tertentu. Untuk mengendalikan proses tersebut, setiap waktu tertentu tumpukan dibalik dan disiram dengan air seperlunya.
Limbah peternakan sebagian besar berupa bahan organik. Hal ini menunjukkan bahwa apabila dikelola dengan cara yang benar dan tepat peruntukkannya, limbah peternakan masih memiliki nilai sebagai sumberdaya yang potensial bermanfaat. Sejak dahulu limbah peternakan sudah digunakan oleh petani sebagai bahan sumber pupuk organik, namun karena pengaruh intensifikasi pertanian, pemanfaatan tersebut semakin berkurang. Selain itu juga dipengaruhi oleh perkembangan teknologi pengolahan limbah peternakan yang masih belum mampu memenuhi tuntutan kebutuhan petani pada masa itu. Pengolahan limbah sebagai pupuk masih dilakukan secara konvensional, yaitu dibiarkan menumpuk dan mengalami proses degradasi secara alami. Teknologi yang tepat dan benar belum dikembangkan.
Konsorsium Bakteri Bagi Pengolahan Sampah Green Phoskko Activator Kompos Phoskko A per container 250 gr bahan organik limbah kota pertanian peternakan dan lain lainnyaLimbah peternakan khususnya ternak sapi merupakan bahan buangan dari usaha peternakan Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik sepertiEM 4 Peternakan mampu memperbaiki jasad renik didalam saluran pencernaan ternak bakteri pengurai bahan organic menekan pertumbuhan bakteri pathogen
Teknik pengomposan merupakan salah satu alternatif yang dapat dipilih untuk menanggulangi limbah feses sapi potong. Dengan cara ini, biaya operasional relatif lebih murah dan tidak menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan. Selain itu dengan pengomposan juga dapat memperkaya unsur hara pupuk organik yang dihasilkan dari pengolahan limbah peternakan tersebut, namun demikian data mengenai pengomposan yang tepat untuk menangani limbah peternakan, khususnya limbah sapi potong belum diperoleh informasi yang lengkap.
Teknik pengomposan merupakan salah satu cara pengolahan limbah yang memanfaatkan proses biokonversi atau transformasi mikrobial. Biokonversi itu sendiri adalah proses-proses yang dilakukan oleh mikroorganisme untuk merubah suatu senyawa atau bahan menjadi produk yang mempunyai struktur kimiawi yang berhubungan. Proses biokonversi limbah dengan cara pengomposan menghasilkan pupuk organik yang merupakan hasil degradasi bahan organik. Salah satu indikator yang dapat digunakan untuk mengetahui apakah bahan organik limbah sudah terdegradasi dengan baik adalah perubahan bahan organik limbah menjadi unsur hara, terutama unsur hara makro, seperti N total, P2O5 dan K2O.
Dari berbagai produk beternak sapi tersebut, salah satu yang menjadi masalah, sehingga bisa merepotkan pemilik ternak adalah kotoran sapi. Betapa tidak. Untuk seekor sapi betina bisa menghasilkan kotoran antara 8 sampai 10 kilogram/harinya. Jika sapi yang diperlihara jumlahnya banyak dan cara pemeliharaannya dibiarkan berkeliaran di berbagai tempat,  tanpa pengkandangan dan pemeliharaan yang baik, dapat dipastikan kotoran sapi akan berceceran dimana-mana. Hal tersebut tentu tidak bisa dibiarkan begitu saja, karena selain mengganggu dan mengotori lingkungan, juga sangat berpotensi untuk  menimbulkan penyakit bagi masyarakat sekitarnya.
Agar kotoran sapi tidak terbuang dengan sia – sia, maka kotoran ini dimanfaatkan sebagai pupuk organik yang baik untuk tanaman. Pembuatan pupuk organik tidak terlepas dari proses pengomposan yang diakibatkan oleh mikroba yang berperan sebagai pengurai atau dekomposisi berbagai limbah organik yang dijadikan bahan pembuat kompos. Penggunaan mikroba sebagai aktiVator untuk memperoleh kompos dengan kualitas yang baik tergantung kepada bahan bahan yang digunakan, cara pembuatannya, tempat pembuatannya serta lama pengomposan.
Salah satu aktivator atau dekomposer yang sering digunakan adalah Stardec atau Starbio. Aktivator Stardec berisi beberapa mikroba yang berperan dalam penguraian atau dekomposisi limbah organik hingga dapat menjadi kompos. Mikroba tersebut lignolitik, selulolitik, proteolitik, lipolitik, aminolitik dan mikroba fiksasi nitrogen non-simbiotik.
Mikroba – mikroba tersebut mempunyai peran – peran tersendiri hingga mampu memperbaiki dan mempercepat proses pengomposan yang kita lakukan. Mikroba tersebut adalah sebagai berikut:
Mikroba lignolitik berperan dalam menguraikan ikatan lignoselulose menjadi selulose dan lignin. Lignin ini kemudian diuraikan lagi oleh enzim lignase menjadi  derivate  lignin yang lebih sederhana sehingga mampu mengikat NH4.
Mikroba selulotik akan mengeluarkan enzim selulose yang dapat menghidrolisis selulosa menjadi selulosa lalu dihidrolisis lagi menjadi D-glukosa dan akhirnya  didokumentasikan sehingga menghasilkan asam laktat, etanol, CO2 dan ammonia.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/clostridium1.jpg?w=150&h=150http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/clostridium-21.jpg?w=150&h=150
(Gbr.  Clustridium sp)
Bakteri proteolitik adalah bakteri yang memproduksi enzim protease ekstraseluler, yaitu enzim pemecah protein yang diproduksi di dalam sel kemudian dilepaskan keluar dari sel. Semua bakteri mempunyai enzim protease di dalam sel, tetapi tidak semua mempunyai enzim protease ekstraseluler.
Bakteri proteolitik dapat digolongkan menjadi beberapa kelompok:
  1. Bakteri aerobik atau anaerobik fakultatif, tidak membentuk spora, misalnya Pseudomonas dan Proteus.
  2. Bakteri aerobik atau anaerobik fakultatif, membentuk spora, misalnya Bacillus.
  3. Bakteri anaerobik pembentuk spora, misalnya sebagian spesies Clostridium.
Mikroba proteolitik akan mengeluarkan enzim protease yang dapat merombak protein
menjadi polipeptida, lalu menjadi peptida sederhana dan akhirnya menjadi asam amino bebas, CO2 dan air.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/pseudomonas-sp1.jpg?w=150&h=122http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/pseudomonas2.jpg?w=150&h=119
(Gbr. Pseudomonas sp)
Mikroba lipolitik akan menghasilkan enzim lipase yang berperan dalam perombakan lemak.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/cellulomonas1.jpg?w=150&h=150
(Gbr. Cellulomonas sp)
Mikroba amilolitik akan menghasilkan enzim amilase yang berperan dalam mengubah karbohidrat menjadi volatile fatty acids dan keto acids yang kemudian akan menjadi asam amino.
Pada mikroba fiksasi nitrogen merupakan bakteri yang hidup pada bintil-bintil akar tanaman kacang-kacangan ini hidup bersimbiosis, dan bintil akar tumbuh karena rangsangan dari zat tumbuh yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dan juga dapat menyuburkan tanah. Selain itu ada pula beberapa jenis bakteri yang mampu memfiksasi N2 (nitrogen bebas dari udara) di atmosfer ke dalam tanah, yang kemudian N2 ini akan dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam pembentukan protein. Bakteri tersebut antara lain, Azotobacter vinelandii, Clostridium pasteurianum dan Rhodospirillum rubrum. Mikroba bakteri fiksasi nitrogen non simbiotik diperkirakan dapat mengikat  5 – 20 gram nitrogen dari 1.000 gram bahan organik yang dirombak.

http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture113.jpg?w=150&h=110http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture29.jpg?w=212&h=109
(Gbr. Azotobacter vinelandii)

http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture38.jpg?w=150&h=78http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture44.jpg?w=150&h=95
( Gbr. Rhodospirillum sp)
Proses Pengomposan
Proses pengomposan akan segera berlansung setelah bahan-bahan mentah dicampur. Proses pengomposan secara sederhana dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap aktif dan tahap pematangan. Selama tahap-tahap awal proses, oksigen dan senyawa-senyawa yang mudah terdegradasi akan segera dimanfaatkan oleh mikroba mesofilik. Suhu tumpukan kompos akan meningkat dengan cepat. Demikian pula akan diikuti dengan peningkatan pH kompos. Suhu akan meningkat hingga di atas 50o – 70o C. Suhu akan tetap tinggi selama waktu tertentu. Mikroba yang aktif pada kondisi ini adalah mikroba Termofilik, yaitu mikroba yang aktif pada suhu tinggi. Pada saat ini terjadi dekomposisi/penguraian bahan organik yang sangat aktif. Mikroba-mikroba di dalam kompos dengan menggunakan oksigen akan menguraikan bahan organik menjadi CO2, uap air dan panas. Setelah sebagian besar bahan telah terurai, maka suhu akan berangsur-angsur mengalami penurunan. Pada saat ini terjadi pematangan kompos tingkat lanjut, yaitu pembentukan komplek liat humus. Selama proses pengomposan akan terjadi penyusutan volume maupun biomassa bahan. Pengurangan ini dapat mencapai 30 – 40% dari volume/bobot awal bahan.
Pada proses pengomposan dapat terjadi secara aerobik (menggunakan oksigen) atau anaerobik (tidak ada oksigen). Proses yang dijelaskan sebelumnya adalah proses aerobik, dimana mikroba menggunakan oksigen dalam proses dekomposisi bahan organik. Proses dekomposisi dapat juga terjadi tanpa menggunakan oksigen yang disebut proses anaerobik. Namun, proses ini tidak diinginkan, karena selama proses pengomposan akan dihasilkan bau yang tidak sedap. Proses anaerobik akan menghasilkan senyawa-senyawa yang berbau tidak sedap, seperti: asam-asam organik (asam asetat, asam butirat, asam valerat, puttrecine), amonia, dan H2S.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture55.jpg?w=372&h=189
Gambar profil suhu dan populasi mikroba selama proses pengomposan.

http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/01/picture62.jpg?w=322&h=246
Skema Proses Pengomposan Aerobik




BAB IV
Mikrobiologi Di Bidang Peternakan
Disusun oleh: Semua anggota

1.  Pemanfaatan protein sel tunggal

Gambar 1. Protein Sel Tunggal (PST)
Protein sel tunggal (PST)
PST adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme. Protein sel tunggal merupakan istilah yang digunakan untuk protein kasar murni yang berasal dari mikroorganisme bersel satu atau banyak yang sederhana,seperti bakteri, khamir, jamur, ganggang dan protozoa. Produksi PST dapat berupa isolat protein sel atau semua komponen sel karena hal-hal sebagai berikut :
  1. Produksi protein lebih cepat dan efisien dibandingkan produksi protein nabatiatau hewani.
  2. Nilai gizi PST lebih tinggi dibandingkan protein nabati karena komposisiasam amino lebih lengkap.
  3. Produksi PST tidak memerlukan tempat yang luas dibandingkan produksi protein nabati atau hewani.
  4. Produksi PST tidak dipengaruhi kondisi luar karena kondisi fermentasi dapatdiatur.
  5. Proses produksi PST fleksibel karena dapat digunakan berrbagai substrat dan mikroorganisme.
 Gambar 2. Protein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi.
a.  Kelamahan-kelemahan protein sel tunggal :
  1. Kandungan asam nukleat tinggi. Kandungan asam nukleat dalam tubuh manusia akan diubah menjadi asam urat sebagai produk akhir. Kandungan asam urat yang terlalu tinggi dalam tubuh manusia dapat merangsang gejala penyakit tulang (encok).
  2. Dinding sel mikroorganisme kadang kadang mengandung komponen yang tidak dapat dicerna dan bersifat racun atau menyebabkan alergi. Beberapa mikroorganisme juga memproduksi toksin yang berbahaya, misalnya aflatoksin oleh beberapa kapang.
  3. Mikroorganisme mungkin mengadsorbasi komponen beracun atau karsinogenik yang terdapat didalam substrat, misalnya hidrokarbon rantai ganjil dan bercabang, komponen aromatic dan sebagainya.
  4. Fluktuasi harga dan persediaan sustrat yang tidak tetap, Biaya penyediaan substrat meliputi 40-50 % dari total biaya produksi PST.
b.  Faktor-faktor yang mempengaruhi seleksi mikroorganisme dan substrat dalam produksi PST:
  1. Faktor nutrisi
Kandungan proten kasar dan asam amino dari mikroorganiosme merupakan sumbangan nutrisi terbesar. Kandungan lisin dari pst umumnya lebih tinggidari tanaman sehingga dapat mensuplai kekurangan lisin.
Tabel 1. Kandungan protein kasar PST dari beberapa mikroorganisme
TIPE MIKROORGANISME
%PK
Khamir
50-55
Bakteri
50-80
Ganggang
20-80
Kapang
15-45
.
2.    Faktor teknologi
Pakan Faktor teknologi pangan PST dapat dilihat dari warna, aroma, tekstur, kelarutan dan kesejahjaran dengan bahan pangan lain bahan tersebut merupakan dukungan bagi PST dari segi nutrisi sebagai pengganti protein. Nutrisi dan kuantitas teknologi PST dapat dimaksimumkan melalui proses pencucian, dehidrasi dan pemanasan yang berguna untuk mematikan sel. Hal ini tergantung dari tipe substrat yang digunakan dan tingkat bau (aroma) yang dapat ditoleransi pada produka akhir serta daya racunnya.masalah lain dalam produksi PST adalah adanya sel yang masih hidup dan berproduksi dalam usus. Masalah ini dapat diatasi dengan pemberian panas untuk mematikan sel, seperti pada system “high temperature short time” (HTST).
3.    Faktor sosial
Faktor sosial  kendala penggunaan PST adalah kandungan asam nukleat yang tinggi yang menyebabkan terbentuknya asam urat dan menaikkan pembuangan urine. Masalah ini tidak berarti bila jumlah konsumsi PST kecil dan barumenjadi masalah bila konsumsui PST mencapai jumlah yang besar.upaya untuk menekan kandungan asam nukleat dilakukan dengan jalan pemanasan mendadak (“heat shock”) untuk memecah RNA danmenghancurkan penghambat pembentukan protein.
4.    Faktor ekonomi
Banyak alternatif proses untuk memproduksi PST.
Tabel 2     “material balance” produksi PST melalui fermentasi dari subtract hidrokarbon dan karbohidrat.
SUBSTRAT
INPUT SUBSTRAT
O2
OUPUT SEL
Hidrokarbon (CH2)
100
200
100
Karbohidrat (CHO)
200
67
100
Berdasar tabel 2, dapat dilihat bahwa untuk menghasilkan masa sel yang sama (100), Substrat karbohidrat membutuhkan dua kali jumlah ssubsrathidrokarbon (200) meskipun fermentasi hidrokarbon membutuhkan oksigen tigakali dari jumlah yang dibutuhkan dalam fermentasi karbohidrat. Dalam hal ini secara ekonomi penggunaan hidrokarbon dianggap lebih hemat.
c.   Substrat dan mikroorganisme dalam produksi PST
Substrat yang dapat digumakan dalam produksi PST bervariasi, diantaranya adalah
  1. Molases dari pabrik gula atau hidrolisa pati
  2. Cairan sulfit dari pabrik kertas
  3. Hidrolisat asam dari kayu
  4. Limbah pertanian (kulit buah, limbah tanaman pertanian, limbah industri pangan)
  5. Metana
  6. Metanol dan etanol sebagai sumber karbon bagi khamir
  7. Parafin atau alkana
  8. Minyak bumi
  9. Gas pembakaran sebagai sumber CO2 bagi ganggang.
Mikroorganisme yang biasa digunakan dalam memproduksi PST adalah bakteri, kapang, khamir dan ganggang. Masing-masing mikroorganisme mermpunyai kelebihan dan kelemahan jika digunakan dalam produksi PST.
Penggunaan bakteri dalam produksi PST sangat terbatas karena mempunyai kelemahan sebagai berikut :
  1. Penerimaan bakteri sebagai pangan oleh ternak sangat rendah
  2. Ukuran sel bakteri sangat kecil sehingga sukar dipanen
  3. Kandungan asam nukleat bakteri lebih tinggi dibanding mikroorganisme yang lain
Keuntungan penggunaan bakteri dalam produksi PST adalah : bakteri dapat tumbuh pada berbagai substrat, waktu regenerasi cepat dan kandungan protein kasarnya lebihtinggi dibanding mikroorg anisme yang lain.
Penggunaan gangang untuk produksi PST sangat terbatas karena mempunyai kelemahan sebagai berikut :
  1. Memerlukan suhu yang hangat dan banyak sinar matahari serta membutuhkanco2
  2. Dinding selnya tidak dapat dicerna.
Sedangkan kelebihan produksi PST dari ganggang dibanding bakteri adalah: penerimaan produksi PST oleh ternak lebih baik, kandungan asam nukleat lebih rendah dan ukuran sel ganggang lebih besar sehingga lebih mudah dipanen.berbagai contoh mikroorganisme dan substrat dalam produksi PST dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel 3. Berbagai jenis mikroorganisme dan substrat dalam produksi pst
Mikroorganisme
Substrat
Khamir
Saccharomyces cerevisae
(pemecahan hektosa)
Kluyuveramyces fragilis
(pemecahan laktosa)
Candyda lipolyica
C.utilis
(pemecahan pentose dan hektosa
Geotricum candidum

Molasses
Hidrolisat biji bijian
Whey

Perrolium alkana, minyak bumi
Cairan sulfit

Karbohidrat dan komponen lain
Kapang
Aspeigillus fumigatus
Triechoderma viride
Fusarium sp

Limbah
Limbah, kertas kayu
Biji-bijian
Bakteri
Hyrogenimonas sp
Cellulomonas sp
Methylopilus methylopilus

Actinomyces sp
Theremomonaspora fusca

H2 dan co2
Selulosa
Metanol, sumber karbon dan ammonia sumber nitraget
Serat, limbah
Pulp kayu
Ganggang
Scedesmus acutus
Spiralina maxima

Air gas pembakaran sebagai sumber co2

Kelemahan penggunaan kapang dan khamir dibanding bakteri adalah : kandungan protein kasar lebih rendah setrta waktu regenarasi yang lebih lama dibanding bakteri.
Penggunaan kapang dan khamir untuk produksi PST secara umum mempunyai keuntungan dibandingkan dengan bakteri dan ganggang karena sifat-sifatnya sebagai berikut :
  1. Penerimaan produksi PST dari kapang dan khamir oleh ternak lebih baik.
  2. Kandungan asam nukleat lebih rendah
  3. Ukuran sel kapang dan khamir lebih besar sehingga lebih mudah dipanen dankonsesntrasinya lebih tinggi
  4. Dapat tumbuh pada substrat dengan pH rendah

 http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/gambar-3.jpg?w=211&h=126
Gambar 3. khamir/kapang Saccharomvces cerevisiae
Karasteristik yang penting dalam seleksi mikroorganisme dalam produksi PST adalah : kecepatan dan keemampuan tumbuh, mudah dalam pemeliharaan kultur, membutuhkan medi yang sederhana, serta kandungan protein kasar dan kualitas gizi yang lain dalam mikroorganisme.
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/gambar-4.jpg?w=245&h=119
Gambar 4 . Protein sel tunggal telah dikembangkan sebagai bahan pangan di negara maju

2.  Peranan Bakteri dalam Rumen Pada Ternak Ruminansia


Di dalam rumen terdapat populasi mikroba yang cukup banyak jumlahnya.Mikroba rumen dapat dibagi dalam tiga grup utama yaitu bakteri, protozoa danfungi (Czerkawski, 1986). Kehadiran fungi di dalam rumen diakui sangatbermanfaat bagi pencernaan pakan serat, karena dia membentuk koloni padajaringan selulosa pakan. Rizoid fungi tumbuh jauh menembus dinding seltanaman sehingga pakan lebih terbuka untuk dicerna oleh enzim bakteri rumen. 
·         Klasifikasikanatas bakteri rumen berdasar dasar macam substrat yang digunakan:
a. Bakteri Selulolitik
Contoh bakteri selulolitik antara lain adalah :
􀀐 Bacteriodes succinogenes
􀀐 Ruminicoccus flavefaciens
􀀐 Ruminicoccus albus
􀀐 Cillobacterium cellulosolvens
b. Bakteri Hemiselulolitik
 Contoh bakteri hemiselulolitik antara lain:
·         Butyrivibrio fibriosolven
·         Bacteriodes ruminicola
c. Acid Utilizer Bacteria (bakteri pemakai asam)
Beberapa janis bakteri dalam rumen dapat menggunakan asam laktat meskipun jenis bakteri ini umumnya tidak terdapat dalam jumlah yang berarti. Jenis lainnya dapat menggunakan asam suksinat, malat dan fumarat yang merupakan hasil akhir fermentasi
Beberapa spesies bakteri pemakai asam laktat yang dapat dijumpai dalam jumlah yang banyak setelah ternak mendapatkan tambahan jumlah makanan butiran
maupun pati dengan tiba-tiba adalah :
·         eptostreptococcus bacterium
·         Propioni bacterium
·         Selemonas lactilytica
d. Bakteri Amilolitik
Beberapa bakteri selulolitik juga dapat memfermentasi pati, meskipun demikian
beberapa jenis bakteri amilolitik tidak dapat menggunakan/memfermentasi selulosa.
Bakteri amilolitik akan menjadi dominan dalam jumlahnya apabila makanan
mengandung pati yang tinggi, seperti butir-butiran. Bakteri amilolitik yang terdapat di
dalam rumen antara lain:
·         Bacteriodes amylophilus
·         Butyrivibrio fibrisolvens
·         Bacteroides ruminicola
·         Streptococcus bovis
e. Sugar Untilizer Bacteria (bakteri pemakai gula)
Hampir semua bakteri pemakai polisakarida dapat memfermentasikan disakarida dan monosakarida. Tanaman muda mengandung karbohidrat siap terfermentasi dalam
contoh bakteri proteolitik antara lain:
·         Bacteroides amylophilus
·         Clostridium sporogenes
·         Bacillus licheniformis
g. Bakteri Methanogenik
Sekitar 25 persen dari gas yang diproduksi didalam rumen adalah gas methan.
Bakteri pembentuk gas methan lambat pertumbuhannya. Contoh bakteri ini antara lain:
·         Methanobacterium ruminantium
·         Methanobacterium formicium
h. Bakteri Lipolitik
·         Contoh bakteri lipolitik antara lain:
·         Anaerovibrio lipolytica
·         Selemonas ruminantium var. lactilytica
i. Bakteri Ureolitik
 Salah satu contoh bakteri ureolitik ini misalnya
adalah Streptococcus sp.














BAB V
Mikrobiologi dalam Kelestarian Lingkungan


A.      Definisi
Pada tahun 1970-an, dikenalkan mikrobiologi lingkungan dengan pokok tinjauan pada kesehatan masyarakat dan lingkungan dan terus berkembang hingga mencakup bidang yang luas dan berkait dengan bidang ilmu lainnya.
Hurst et al. (1997) mendefinisikan bahwa mikrobiologi lingkungan merupakan studi tentang keberadaan mikroba pada lingkungan alami maupun buatan.
Maier et al. (1999) mikrobiologi lingkungan didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari pengaruh penerapan mikroba pada lingkungan, aktivitas, kesehatan dan kesejahteraan manusia.
Dimana pengertian lingkungan merupakan sesuatu yang ada di sekeliling kita dimana semua makhluk hidup berada dari makhluk terkecil (mikroorganisme) sampai makhluk yang sempurna (manusia). Lingkungan yang terdiri dari udara, air dan tanah dimana dari ketiga komponen tersebut kita sangat membutuhkannya dalam kehidupan sehari-hari, bila ketiga komponen tersebut terganggu maka terganggu pula aktivitas kita, misalnya saja jika terdapat mikroorganisme yang tidak menguntungkan dalam air dan yang lain-lainnya, lebih lanjutnya akan kita bahas di bawah ini. Peranan mikroorganisme dalam pengelolaan pencemaran lingkungan dapat terjadi dalam dua hal :
1.                 Mikroorganisme yang telah direkayasa dapat digunakan untuk menggantikan suatu proses produk sehingga hanya menghasilkan polutan sedikit mungkin.
2.              Mikroorganisme yang telah direkayasa dapat digunakan sebagai organisme pembersih.
B.       Faktor Penghambat Mikroorgabisme Lingkungan
Faktor lingkungan yang mempengaruhi kehidupan mikroorganisme meliputi faktor-faktor abiotik (fisik dan kimia), dan faktor biotik. 
Ø  Faktor-faktor Fisik
a)                 Pengaruh temperatur
Temperatur  merupakan salah satu faktor yang penting di dalam kehidupan. Beberapa jenis mikroba dapat hidup di daerah temperatur yang luas sedang jenis lainnya pada daerah yang terbatas. Pada umumnya batas daerah tempetur bagi kehidupan mikroba terletak di antara 0°C dan 90°C, sehingga untuk masing-masing mikroba dikenal nilai temperatur minimum, optimum dan maksimum. Temperatur minimum suatu jenis mikroba ialah nilai paling rendah dimana kegiatan mikroba masih berlangsung. Temperatur optimum adalah nilai yang paling sesuai/baik untuk kehidupan mikroba. Temperatur maksimum adalah nilai tertinggi yang masih dapat digunakan untuk aktivitas mikroba tetapi pada tingkatan kegiatan fisiologi yang paling minimal.
Berdasarkan daerah aktivitas temperatur, mikroba di bagi menjadi 3 golongan, yaitu:
a.                   Mikroba psirkofilik (kryofilik) adalah golongan mikroba yang dapat tumbuh pada daerah temperatur antara 0°C sampai 30°C, dengan temperatur optimum 15°C. kebanyakan golongan ini tumbuh d tempat-tempat dingin, baik di daratan maupun di lauatan.
b.                  Mikroba mesofilik adalah golongan mikroba yang mempunyai temperatur optimum pertumbuhan antara 25°C-37°C minimum 15°C dan maksimum di sekitar 55°C. umumnya  hidup di dalam alat pencernaan, kadang-kadang ada juga yang dapat hidup dengan baik pada temperatur 40°C atau lebih.
c.                   Mikroba termofilik adalah golongan mikroba yang dapat tumbuh pada daerah temperature tinngi, optimum 55°C-60°C, minmum 40°C, sedangkan maksimum 75°C. golongan ini terutama terdapat di dalam sumber-sumber air panas dan tempat-tempat lain yang bertemperatur lebih tinggi dari 55°C.
b)                Kelembaban dan Pangaruh Kebasahan serta Kekeringan
Mikroba mempunyai nilai kelembaban optimum. Pada umumnya untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembaban yang tinggi di atas 85%, sedangkan untuk jamur di perlukan kelembaban yang rendah dibawah 80%. Banyak mikroba yang tahan hidup di dalam keadaan kering untuk waktu yang lama, seperti dalam bentuk spora, konidia, artospora, klamidospora dan kista.
c)                 Pengaruh Perubahan Nilai Osmotik
Tekanan osmose sebenarnya sangat erat hubungannya dengan kandungan air. Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma. Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah.
Berdasarkan tekanan osmose yang diperlukan dapat dikelompokkan menjadi (1) mikroba osmofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi, (2) mikroba halofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi, (3) mikroba halodurik, adalah kelompok mikroba yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar garamnya dapat mencapai 30 %.
Contoh mikroba osmofil adalah beberapa jenis khamir. Khamir osmofil mampu tumbuh pada larutan gula dengan konsentrasi lebih dari 65 % wt/wt (aw = 0,94). Contoh mikroba halofil adalah bakteri yang termasuk Archaebacterium, misalnya Halobacterium. Bakteri yang tahan pada kadar garam tinggi, umumnya mempunyai kandungan KCl yang tinggi dalam selnya. Selain itu bakteri ini memerlukan konsentrasi Kalium yang tinggi untuk stabilitas ribosomnya. Bakteri halofil ada yang mempunyai membran purple bilayer, dinding selnya terdiri dari murein, sehingga tahan terhadap ion Natrium.
d)                Kadar ion hidrogen (pH)
Mikroba umumnya menyukai pH netral (pH 7). Beberapa bakteri dapat hidup pada pH tinggi (medium alkalin). Contohnya adalah bakteri nitrat, rhizobia, actinomycetes, dan bakteri pengguna urea. Hanya beberapa bakteri yang bersifat toleran terhadap kemasaman, misalnya Lactobacilli, Acetobacter, dan Sarcina ventriculi. Bakteri yang bersifat asidofil misalnya Thiobacillus. Jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah. Apabila mikroba ditanam pada media dengan pH 5 maka pertumbuhan didominasi oleh jamur, tetapi apabila pH

media 8 maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri. Berdasarkan pH-nya mikroba dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu (a) mikroba asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0-5,0, (b) mikroba mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5-8,0, dan (c) mikroba alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4-9,5. Contoh pH minimum, optimum, dan maksimum untuk beberapa jenis bakteri adalah sebagai berikut :

Nama Mikroba
pH
Minimum
Optimum
Maksimum
Escherichia coli

4,4

6,0-7,0

9,0

Proteus vulgaris

4,4

6,0-7,0

8,4

Enterobacter
4,4

6,0-7,0

9,0

Aerogenes
5,6

6,6-7,0

8,0

Pseudomonas
5,0-5,8

6,0-7,6

8,5-9,0

Clostridium
7,0-7,6

8,0-8,8

9,4

Sporogenes
6,6

7,6-8,6

10,0

Nitrosomonas spp
1,0

2,0-2,8

4,0-6,0

Nitrobacter spp
4,0-4,6
5,8-6,6
6,8
Thiobacillus



Thiooxidans



Lactobacillus



Acidophilus






e)                 Tegangan Muka
Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaan cairan tersebut menyerupai membran yang elastis. Seperti telah diketahui protoplasma mikroba terdapat di dalam sel yang dilindungi dinding sel, maka apabilaada perubahan tegangan muka dinding sel akan mempengaruhi pula permukaan protoplasma. Akibat selanjutnya dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dan bentuk morfologinya. Zat-zat seperti sabun, deterjen, dan zat-zat pembasah (surfaktan) seperti Tween80 dan Triton A20 dapat mengurangi tegangan muka cairan/larutan. Umumnya mikroba cocok pada tegangan muka yang relatif tinggi.
f)                    Tekanan hidrostatik
Tekanan hidrostatik mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Umumnya tekanan 1-400 atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Tekanan hidrostatik yang lebih tinggi lagi dapat menghambat atau menghentikan pertumbuhan, oleh karena tekanan hidrostatik tinggi dapat menghambat sintesis RNA, DNA, dan protein, serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam enzim. Tekanan diatas 100.000 pound/inchi2 menyebabkan denaturasi protein. Akan tetapi ada mikroba yang tahan hidup pada tekanan tinggi (mikroba barotoleran), dan ada mikroba yang tumbuh optimal pada tekanan tinggi sampai 16.000 pound/inchi2 (barofil). Mikroba yang hidup di laut dalam umumnya adalah barofilik atau barotoleran. Sebagai contoh adalah bakteri Spirillum.
g)                Pengaruh Sinar
Kebanyakan bakteri tidak dapat mengadakan fotosintesis, bahkan setiap radiasi dapat berbahaya bagi kehidupannya. Sinar yang nampak oleh mata kita, yaitu yang bergelombang antara 390 m μ sampai 760 m μ, tidak begitu berbahaya; yang berbahaya ialah sinar yang lebih pendek gelombangnya, yaitu yang bergelombang antara 240 m μ sampai 300 m μ. Lampu air rasa banyak memancarkan sinar bergelombang pendek ini. Lebih dekat, pengaruhnya lebih buruk. Dengan penyinaran pada jarak dekat sekali, bakteri bahkan dapat mati seketika, sedang pada jarak yang agak jauh mungkin sekali hanya pembiakannya sajalah yang terganggu. Spora-spora dan virus lebih dapat bertahan terhadap sinar ultra-ungu. Sinar ultra-ungu biasa dipakai untuk mensterilkan udara, air, plasma darah dan bermacam-macam bahan lainya. Suatu kesulitan ialah bahwa bakteri atau virus itu mudah sekali ketutupan benda-benda kecil, sehingga dapat terhindar dari pengaruh penyinaran. Alangkah baiknya, jika kertas-kertas pembungkus makanan, ruang-ruang penyimpan daging, ruang-ruang pertemuan, gedung-gedung bioskop dan sebagainya pada waktu-waktu tertentu dibersihkan dengan penyinaran ultra-ungu.
Ø  Faktor-faktor Kimia
a)                 Fenol Dan Senyawa-Senyawa Lain Yang Sejenis
Larutan fenol 2 sampai 4% berguna bagi desinfektan. Kresol atau kreolin lebih baik khasiatnya daripada fenol. Lisol ialah desinfektan yang berupa campuran sabun dengan kresol; lisol lebih banyak digunakan daripada desinfektan-desinfektan yang lain. Karbol ialah lain untuk fenol. Seringkali orang mencampurkan bau-bauan yang sedap, sehingga desinfektan menjadi menarik.
b)                Formaldehida (CH2O)
Suatu larutan formaldehida 40% biasa disebut formalin. Desinfektan ini banyak sekali digunakan untuk membunuh bakteri, virus, dan jamur. Formalin tidak biasa digunakan untuk jaringan tubuh manusia, akan tetapi banyak digunakan untuk merendam bahanbahan laboratorium, alat-alat seperti gunting, sisir dan lain-lainnya pada ahli kecantikan.
c)                 Alkohol
Etanol murni itu kurang daya bunuhnya terhadap bakteri. Jika dic
ampur dengan air murni, efeknya lebih baik. Alcohol 50 sampai 70% banyak digunakan sebagai desinfektan.
d)                Yodium
Yodium-tinktur, yaitu yodium yang dilarutkan dalam alcohol, banyak digunakan orang untuk mendesinfeksikan luka-luka kecil. Larutan 2 sampai 5% biasa dipakai. Kulit dapat terbakar karenanya , oleh sebab itu untuk luka-luka yang agak lebar tidak digunakan yodium-tinktur.
e)                 Klor Dan Senyawa Klor
Klor banyak digunakan untuk sterilisasi air minum. Persenyawaan klor dengan kapur atau natrium merupakan desinfektan yang banyak dipakai untuk mencuci alat-alat makan dan minum.
f)                    Zat Warna
Beberapa macam zat warna dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Pada umumnya bakteri gram positif iktu lebih peka terhadap pengaruh zat warna daripada bakteri gram negative. Hijau berlian, hijau malakit, fuchsin basa, kristal ungu sering dicampurkan kepada medium untuk mencegah pertumbuhanbakteri gram positif. Kristal ungu juga dipakai untuk mendesinfeksikan luka-luka pada kulit. Dalam penggunaan zat warna perlu diperhatikan supaya warna itu tidak sampai kena pakaian.
g)                Obat Pencuci (Detergen)
Sabun biasa itu tidak banyak khasiatnya sebagai obat pembunuh bakteri, tetapi kalau dicampur dengan heksaklorofen daya bunuhnya menjadi besar sekali. Sejak lama obat pencuci yang mengandung ion (detergen) banyak digunakan sebagai pengganti sabun. Detergen bukan saja merupakan bakteriostatik, melainkan juga merupakan bakterisida. Terutama bakteri yang gram positif itu peka sekali terhadapnya.
h)                Sulfonamida
Sejak 1937 banyak digunakan persenyawaan-persenyawaan yang mengandung belerang sebagai penghambat pertumbuhan bakteri dan lagi pula tidak merusak jaringan manusia. Terutama bangsa kokus seperti Streptococcus yang menggangu tenggorokan, Pneumococcus, Gonococcus, dan Meningococcus sangat peka terhadap sulfonamida. Penggunaan obat-obat ini, jika tidak aturan akan menimbulkan gejala-gejala alergi, lagi pula obat-obatan ini dapat menimbulkan golongan bakteri menjadi kebal terhadapnya. Khasiat sulfonamida itu terganggu oleh asam-p-aminobenzoat. Asam-p-aminobenzoat memegang peranan sebagai pembantu enzim-enzim pernapasan, dalam hal itu dapat terjadi persaingan antara sulfanilamide dan asam-paminobenzoat. Sering terjadi, bahwa bakteri yang diambil dari darah atau cairan tubuh orang yang habis diobati dengan sulfanilamide itu tidak dapat dipiara di dalam medium biasa. Baru setelah dibubuhkan sedikit asam-p-aminobenzoat ke dalam medium tersebut, bakteri dapat tumbuh biasa. Berikut ialah rumus bangun sulfonamide dan asam-p-aminobenzoat.
i)                    Antibiotik
Antibiotik yang pertama dikenal ialah pinisilin, yaitu suatu zat yang dihasilkan oleh jamur Pinicillium. Pinisilin di temukan oleh Fleming dalam tahun 1929, namun baru sejak 1943 antibiotik ini banyak digunakan sebagai pembunuh bakteri. Selama Perang Dunia Kedua dan sesudahnya bermacam-macam antibiotik diketemukan, dan pada dewasa ini jumlahnya ratusan. Genus Streptomycesmenghasilkan streptomisin, aureomisin, kloromisetin, teramisin, eritromisin, magnamisin yang masing-masing mempunyai khasiat yang berlainan. Akhir-akhir ini orang telah dapat membuat kloromisetin secara sintetik, obat-obatan ini terkenal sebagai kloramfenikol. Diharapkan antibiotik-antibiotik yang lain pun dapat dibuat secara sintetik pula.
j)                    Garam – Garam Logam
Garam dari beberapa logam berat seperti air raksa dan perak dalam jumlah yang kecil saja dapat menumbuhnkan bakteri, daya mana disebut oligodinamik. Hal ini mudah sekali dipertunjukkan dengan suatu eksperimen.
Sayang benar garam dari logam berat itu mudah merusak kulit, maka alat-alat yang terbuat dari logam, dan lagi pula mahal harganya. Meskipun demikian orang masih bisa menggunakan merkuroklorida (sublimat) sebagai desinfektan. Hanya untuk tubuh manusia lazimnya kita pakai merkurokrom, metafen atau mertiolat. ONa HgOH SHgCH2.CH3 CH3 NO3 COONa metafen mertiolat.
Ø  Faktor-faktor Biologi
a)                  Netralisme
Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi. Hal ini dapat terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat, serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya.
Sebagai contoh interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autochthonous (indigenous), dan antar mikrobanonindigenous di atmosfer yang kepadatan populasinya sangat rendah. Netralisme juga terjadi pada keadaan mikroba tidak aktif, misal dalam keadaan kering beku, atau fase istirahat (spora, kista).
b)                 Komensalisme
Hubungan komensalisme antara dua populasi terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contohnya adalah:
- Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein dapat digunakan  oleh Legionella pneumophila.
- Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobic Methanobacterium.
c)                  Sinergisme
Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme. Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami.
d)                 Mutualisme (Simbiosis)
Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip. Contohnya adalah Bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan. Contoh lain adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae sianobakteria dengan fungi. Algae (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae.
e)                  Kompetisi
Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia.
f)                     Amensalisme (Antagonisme)
Satu bentuk asosiasi antar spesies mikroba yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain. Misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contohnya adalah bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat.Thiobacillus thiooxidans menghasilkan asam sulfat. Asam-asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain. Bakteri amonifikasi menghasilkan ammonium yang dapat menghambat populasi Nitrobacter.
g)                 Parasitisme
Parasitisme terjadi antara dua populasi, populasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang). Umumnya parasitisme terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik. Ukuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. Terjadinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contohnya adalah bakteri Bdellovibrio yang memparasit bakteri E. coli. Jamur Trichoderma sp. memparasit jamur Agaricus sp.
h)                 Predasi
Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). Umumnya predator berukuran lebih besar dibandingkan prey, dan peristiwanya berlangsung cepat. Contohnya adalah Protozoa (predator) dengan bakteri (prey).
C.       Penggolongan
 Lingkungan terdiri dari :
1.        Udara
Udara tidak mempunyai flora alami, karena organisme tidak dapat hidup dan tumbuh terapung begitu saja di udara. Flora mikroorganisme udara terdiri atas organisme-organisme yang terdapat sementara mengapung di udara atau terbawa serta pada partikel debu. Setiap kegiatan manusia agaknya menimbulkan bakteri di udara, batuk, dan bersin menimbulkan aerosol biologi (yaitu kumpulan partikel di udara). Kebanyakan partikel dalam aerosol biologi terlalu besar untuk mencapai paru-paru, karena partikel-partikel ini tersaring pada daerah pernapasan atas. Sebaliknya, partikel-partikel yang sangat kecil mungkin mencapai tapak-tapak infektif yang berpotensi. Jadi, walaupun udara tidak mendukung kehidupan mikroorganisme, kehadirannya hampir selalu dapat ditunjukkan dalam cuplikan udara. Jumlah dan macam mikroorganisme dalam suatu volume udara akan bervariasi sesuai dengan lokasi, kondisi cuaca dan jumlah orang yang ada. Daerah yang berdebu hampir selalu mempunyai populasi mikroorganisme atmosfer yang tinggi. Sebaliknya, hujan, salju atau hujan es akan cenderung mengurangi jumlah organisme di udara dengan membasuh partikel-partikel yang lebih berat dan mengendapkan debu.
Menurut Unus Suriawiria (1985), kompisisi baku udara yang kita hisap setiap saat, sudah diketahui sejak lama. Walaupun begitu sejalan dengan semakin kompleknya masalah pencemaran udara maka komposisi tersebut banyak yang berubah, khususnya karena terdapat komponen asing/mikroorganisme. Komposisi baku udara secara kimia sebagai berikut:

Tabel  komposisi udara murni tanpa cemaran mikrooganisme
Komponen
Komposisi (ppm)
Per volume
Per berat
Nitrogen
780.900
755.100
Oksigen
209.500
231.500
Argon
9.300
12.800
Co2
300
460
Neon
18
12,5
Helium
5,2
0,72
Metan
2,2
1,2
Kripton
1
2,9
N. Oksida
1
1,5
Hidrogen
0,5
0,08
Xenon
0,08
0,36

Kelompok mikroorganisme yang paling banyak berkeliaran di udara bebas adalah bakteri, jamur (termasuk didalamnya ragi) dan juga mikroalgae. Kehadiran jasad hidup tersebut didalam udara, ada yang didalam bentuk vegetatif (tubuh jasad) ataupun dalam bentuk generatif (umumnya spora).
 Jenis Mikroba yang Ditemukan di Udara
            Selain gas, partikel debu dan uap air, udara juga mengandung mikroorganisme. Di udara terdapat sel vegetatif dan spora bakteri, jamur dan ganggang, virus dan kista protozoa. Selama udara terkena sinar matahari, udara tersebut akan bersuhu tinggi dan berkurang kelembabannya. Selain mikroba yang mempunyai mekanisme untuk dapat toleran pada kondisi ini, kebanyakan mikroba akan mati. Udara  terutama merupakan media penyebaran bagi mikroorganisme. Mereka terdapat dalam jumlah yang relatif kecil bila dibandingkan dengan di air atau di tanah. Mikroba udara dapat dipelajari dalam dua bagian, yaitu mikroba di luar ruangan dan di dalam ruangan.
Pentingnya mikroorganisme udara telah dipelajari sejak 1799, di mana tahun lazaro spallanzani berusaha untuk menyangkal teori “generatio spontanea”. Tahun 1837, theodore schwann, dalam percobaan untuk mendukung pandangan spallanzani memasukkan udara segar yang telah dipanaskan ke dalam kaldu daging steril dan menunjukkan bahwa pertumbuhan mikroba tidak dapat terjadi. Louis pasteur pada tahun 1861 merupakan orang yang pertama menunjukkan bahwa mikroorganisme tumbuh akibat kontaminasi dari udara. Dia menggunakan kapas khusus untuk menyaring udara sehingga mikroba tidak dapat masuk ke dalam kaldu daging steril. Dia secara mikroskopis menunjukkan keberadaan mikroorganisme dalam kapas. Dalam percobaan menggunakan tabung berleher angsa, ia menunjukkan bahwa pertumbuhan tidak bisa terjadi dalam media steril kecuali terdapat kontaminasi dari udara yang tidak steril.
 Distribusi Mikroba di Udara 
Belum ada mikroba yang habitat aslinya di udara. Pada sub pokok bahasan sebelumnya mikrooganisme di udara dibagi menjadi 2, yaitu mikroorganisme udara di luar ruangan dan mikroorganisme udara di dalam ruangan. Mikroba paling banyak ditemukan di dalam ruangan.

1.  Mikroba di Luar Ruangan
Mikroba yang ada di udara berasal dari habitat perairan maupun terestrial. Mikroba di udara pada ketinggian 300-1,000 kaki atau lebih dari permukaan bumi adalah organisme tanah yang melekat pada fragmen daun kering, jerami, atau partikel debu yang tertiup angin.  Mikroba tanah masih dapat ditemukan di udara permukaan laut sampai sejauh 400 mil dari pantai pada ketinggian sampai 10.000 kaki. Mikroba yang paling banyak ditemukan yaitu spora jamur, terutama alternaria, penicillium, dan aspergillus. Mereka dapat ditemukan baik di daerah kutub maupun tropis.
            Mikroba yang ditemukan di udara di atas pemukiman penduduk di bawah ketinggian 500 kaki yaitu spora bacillus dan clostridium, yeast, fragmen dari miselium, spora fungi, serbuk sari, kista protozoa, alga, micrococcus, dan corynebacterium, dan lain-lain.
2.  Mikroba di Dalam Ruangan
            Dalam debu dan udara di sekolah dan bangsal rumah sakit atau kamar orang menderita penyakit menular, telah ditemukan mikroba seperti bakteri tuberkulum, streptokokus, pneumokokus, dan staphylokokus.  Bakteri ini tersebar di udara melalui batuk, bersin, berbicara, dan tertawa. Pada proses tersebut ikut keluar cairan saliva dan mukus yang mengandung mikroba. Virus dari saluran pernapasan dan beberapa saluran usus juga ditularkan melalui debu dan udara. Patogen dalam debu terutama berasal dari objek yang terkontaminasi cairan yang mengandung patogen.  Tetesan cairan (aerosol) biasanya dibentuk oleh bersin, batuk dan berbicara. Setiap tetesan terdiri dari air liur dan lendir yang dapat berisi ribuan mikroba. Diperkirakan bahwa jumlah bakteri dalam satu kali bersin berkisar antara 10.000 sampai 100.000.  Banyak patogen tanaman juga diangkut dari satu tempat ke tempat lain melalui udara dan penyebaran penyakit jamur pada tanaman dapat diprediksi dengan mengukur konsentrasi spora jamur di udara. 
Pengendalian penyakit yang terbawa udara:
1) Imunisasi
Dengan pemberian vaksin rubella pada anak-anak laki-laki dan perempuan sejak dini
2) pengubahan kandungan jasad penyebab infeksi di udara dengan penyaringan, sterilisasi atau pengenceran. Penyaringan udara yang diputar ulang dengan mengalirkan jumlah udara melalui penyaring dengan memerlukan sistem ventilasi komplek ditambah penggunaan energi yang besar. Teknik pengendalian di udara dengan pengenceran dengan melakukan penggantian udara dalam dengan udara luar secara terus-menerus. Terdapat juga metode untuk mengendalikan penyakit yang disebarkan melalui udara, yaitu :
A)  Metode Sinar Ultraviolet
Digunakan pada ruangan yang sesak dengan daya tembus jelek, merusak mata sehingga sinar harus diarahkan ke langit-langit
B)  Metode Aliran Udara Satu Arah
Digunakan di laboratorium industri ruang angkasa dengan batasan mahal untuk pemanasan atau pengaturan udara
C)  Metode Sirkulasi Ulang, Udara Tersaring
Digunakan di tempat apa saja dengan batasan penyaring harus sering diganti.
D)  Metode Pembakaran
Digunakan pada ventilasi udara dari cerobong yang didalamnya terdapat organisme yang menginfeksi sedang dipindahkan (volk and wheeler, 1989).
 Upaya untuk membebaskan udara dalam ruangan dari mikroba 
Saat ini telah banyak dijual penyejuk udara ac dengan kemampuan anti mikroba. Cara sterilisasi udara yang digunakan pada penyejuk udara tersebut antara lain sebagai berikut:
1.                 Mengalirkan udara melalui filter yang mengandung leuconostoc citreum
(bahan efektif untuk menangkal avian influenza dari tumbuhan kimchii), ag-z (nano silver zeolite), houttuyina (tumbuhan obat alami dari korea),  dan  triclosan (pembunuh jamur, bakteri, dan kuman). Keempat zat kimia itu akan bekerja secara efektif membunuh semua jenis bakteri, kuman, dan virus flu burung.
2.             Mengalirkan udara melewati tetesan air yang telah dialiri arus listrik.
3.             Mengalirkan udara melewati ion perak.
2.   Tanah
Ilmu mikrobiologi tanah memfokuskan pada virus tanah, bakteri, actinomycetes, jamur dan protozoa. Namun, melibatkan juga pada penelitian pada hewan tanah, misalnya, nemtoda,, tungau, dan mikroarthopoda lainnya. Semua porganisme tersebut adalah biota tanah yang berfungsi di ekosistem bawah tanah di akar tumbuhan dan sampah sebagai sumber makanan.
Ekosistem Tanah
Biota tanah membentuk sistem berdasarkan energi dan nutrisi yang dihasilkan dari proses dekomposisi tumbuhan dan hewan. Dekomposer primer adalah bakteri dan jamur. Mikroorganisme seperti alga dan lumut kerak adalah koloni yang menghuni permukaan batu. Kolonisasi organisme ini merupakan proses awal pembentukan tanah yang diperlukan oleh tumbuhan tingkat tinggi.
Dekomposer mengurai, mendaur ulang energi, karbon, dan nutrisi dalam tumbuhan dan hewan mati menjafi bentuk yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuuhan . oleh karena itu, mikroorganisme memegang peran penting dalam proses kehidupan di bumi.
3.        Air
Air merupakan komponen esensial bagi kehidupan jasad hidup. Akan tetapi dapat juga merupakan suatu substansia yang membawa malapetaka, karena air dapat membawa mikroorganisme patogen dan zat-zat kimia yang bersifat racun (Tarigan, 1988). Kandungan mikroorganisme dalam air alami sangat berbeda tergantung pada lokasi dan waktu. Apabila air merembes dan meresap mealalui tanah akan membawa sebagaian mikroorganisme bagian tanah yang lebih dalam. Air tanah pada umumnya paling sedikit mengandung mikroorganisme dan air tanah yang terdapat pada bagian yang dalam sekali hampir tidak mengandung mikroorganisme. Sebaliknya air permukaan sering banyak mengandung mikroorganisme yang berasal dari tanah dan dari organisme yang terdapat di danau-danau dan sungai-sungai. Kehadiran mikroba di dalam air akan mendatangkan keuntungan dan kerugian (Dwijoseputro, 1989).
Mikroorganisme Patogen yang dapat Mengkontaminasi Air
Mikroorganisme patogen dalam air dapat masuk ke dalam tubuh dengan perantaraan air minum atau infeksi pada luka yang terbuka. Mikroorganism ini umumnya tumbuh dengan baik di dalam saluran pencernaan keluar bersama feses, bakteri ini disebut bakteri coliform (Tarigan, 1988). Adanya hubungan antara tinja dengan coliform,maka bakteri ini dijadikan indikator alami kehadiran materi fekal. Artinya, jika pada suatu substrat atau benda didapatkan bakteri ini maka langsung ataupun tidak langsung substrat atau benda tersebut sudah dikenal atau dicemari oleh materi fekal. Selain itu dijelaskan pula bahwa ada kesamaan sifat dan kehidupan antara bakteri coliform dengan bakteri lain penyebab penyakit perut, tifus, paratifus, disentri dan kolera. Oleh karena itu kehadiran bakteri coliform dalam jumlah tertentu didalam sutau substrat ataupun benda, misalnya air dan bahan makanan sudah merupakan indikator kehadiran bakteri penyakit lainnya.
Kelompok bakteri coliform antara lain Eschericia coli, Enterrobacter aerogenes, dan Citrobacter fruendii. Keberadaan bakteri ini dalam air minum juga menunjukkan adanya bakteri patogen lain, misalnya Shigella, yang bisa menyebabkan diare hingga muntaber (Kompas Cyber Media, 2003 dalam Kompas.com).
Menurut Supardi dan Sukamto (1999), bakteri coliform dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu.
a)             Coliform fekal, misalnya E. coli, merupakan bakteri yang berasal dari kotoran hewan atau manusia.
b)            Coliform non-fekal, misalnya E. aeroginosa, biasanya ditemukan pada hewan atau tanaman yang telah mati.
Bakteri E. coli memiliki kemampuan untuk memfermentasikan kaldu laktosa pada temperatur 37° Celcius dengan membentuk asam dan dan gas dalam waktu 48 jam. Sejak diketahui bahwa E. coli tersebar dalam semua individu, analisis bakterialogis terhadap air minum ditunjukkan dengan kehadiran bakteri tersebut. Walaupun adanya bakteri tersebut tidak dapat memastikan adanya bakteri patogen secara langsung, namun dari hasil yang didapat memberikan kesimpulan bahwa E. Coli dalam junlah tertentu dalam air dapat digunakan sebagai indikator adanya bakteri yang patogen.
Aerobacter dan Klebsiela yang biasa disebut golongan perantara, memiliki sifat Coli, dan lebih banyak didapatkan dalam habitat tanah dan air daripada dalam usus, sehingga disebut “nonfekal” dan umumnya tidak patogen. Pencemaran bakteri fekal tidak dikehendaki, baik dari segi estetika, sanitasi, maupun kemungkinan terjadinya infeksi yang berbahaya. Jika dalam 100 ml air minum terdapat 500 bakteri Coli, mungkin terjadi penyakit gastroenteritis yang segera dapat mengalahkan mekanisme pertahanan tubuh, sehingga dapat tinggal dalam blander (cystitis) dan pelvis (pyelitis), ginjal dan hati.
D.       Peran Positif Mikroorganisme
Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk bahan bakar hayati (metanol dan etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain itu, mikroorganisme yang ada di lingkungan berperan dalam perputaran/siklus materi dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan berperan sebagai pengurai (dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia di dalam tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon, nitrogen, sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien bagi tumbuhan. Mikroorganisme pada lingkungan alami juga dapat digunakan sebagai indikator baik buruknya kualitas lingkungan, baik perairan ataupun terestrial.
Kesetimbangan ekologis dunia dipengaruhi oleh interaksi jejaring kehidupan. Berbagai formasi simbiosis telah terbentuk di alam, sebagai manifestasi dari biodiversitas. Faktor invisible berperan dalam proses kesetimbangan ini. Disinilah kehidupan jasad renik (mikroba) berperan didalamnya. Di dalam saluran pencernaan, mikroba berperan membantu proses absorbsi makanan ke dalam tubuh. Dua spesies mikroba, yaitu E.coli dan K.lactis berperan aktif dalam proses tersebut. Terjadi simbiosis mutualistis antara manusia dengan mikroba tersebut. Mikroba adalah flora normal yang hidup di dalam tubuh manusia. Kesetimbangan ekologis ini akan terganggu jika kuman patogen memasuki inang. Misalnya seperti invasi kuman S.typhii penyebab typus dan kuman M.tuberculosis penyebab TBC. Namun peranan kuman patogen ada baiknya jangan dibesar-besarkan. Dari keseluruhan subkingdom Eubacteria, bakteri yang berperan sebagai patogen diperkirakan hanya 10% dan sisanya tidak berbahaya bagi manusia
E.        Peran negatif mikroorganisme
Ø  Di tanah
Kekurangan mikroorganisme pada struktuk tanah menyebabkan penguraian zat organik berkurang sehingga menyebabkan pencemaran.
(Sumber : http.google.co.id/pencemaran tanah. Time : Monday, 30 Januari 2012)
Ø  Di air
Sebagai contoh salmonela tiposa, Euglena viridis, kolera, dan penyakit polio bisa menyebabkan pencemaran dan mewabahnya penyakit jika jumlahnya berlebihan.
(Sumber ; : http.google.co.id/pencemaran air. Time: Monday, 30 Januari 2012 )









DAFTAR PUSTAKA

Abdurohim, Oim. 2008. Pengaruh Kompos Terhadap Ketersediaan Hara Dan Produksi Tanaman Caisin Pada Tanah Latosol Dari Gunung Sindur, sebuah skripsi. Dalam IPB Information Resource Center, diunduh 13 Januari 2011
Anonymous, 2008. probiotik-pengganti-antibiotik-dalam.html http://yudij.blogspot.com. Diakses 9 desember 2010
Anonymous. 2009. Peranan konsorsium dalam limbah sapi.
http//mikrobiologiudara.blogspot.com/
http/://www.scribd.com/doc/31265477/peran-dalam-lingkungan
http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/limbahsapi.pdf Diakses tanggal 12 Januari 2011
Isroi. 2008. KOMPOS. Makalah. Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan    Indonesia, Bogor.
Prihatini, T, A. Kentjanasari dan Subowo 1996. Pemanfaatan biofertilizer untuk peningkatan produktivitas lahan pertanian.
Rao, N.S.S. 1994. Soil microorganism and plant growth. Oxford and IBM publishing CO.(terjemahan Susilo. Mikroorganisme tanah dan pertumbuhan tanaman. Universitas indonesia)
Selasa, 26 Februari, 2008 oleh Arli Aditya Parikesit
Anonymous, 2010. bakteri-menguntungkan.
http://www.anneahira.com/. Diakses 10 desember 2010
Sutanto R. 2002. Penerapan pertanian organik. Kanisius. Yogyakarta
Sutiamiharjo, Nurhalijah. 2008. Isolasi Bakteri dan Uji Aktivitas Amilase. Gramedia. Bandung
waluyo, lud 2005. Mikrobiologi Umum. Malang: UMM