1. Sumber nutrisi

Analisis dari komposisi kandungan unsur sel mikroorganisme menunjukkan lebih dari 95% dari berat kering terdiri dari unsur utama yaitu unsur Karbon, Oksigen, Hidrogen, Nitrogen, Sulfur, Fosfor, Kalium, Natrium, Kalsium, Magnesium, dan Ferum. Jika suatu jenis mikroorganisme ingin ditumbuhkan dalam cawan petri atau tabung maka harus dipenuhi kebutuhan unsur tersebut dari molekul organik yang terdapat pada media. Komposisi setiap bahan pada media tertentu terhadap mikroorganisme target menggambarkan kondisi nutrisi pada habitat aslinya karena pada keadaan itulah mikroorganisme tersebut optimal tumbuh. Berikut adalah penjelasan berbagai sumber nutrisi media.

• Sumber karbon. Molekul organik umumnya mengandung karbon sebagai tulang punggungnya seperti karbohidrat, lemak, protein yang terdapat pada peptone, glucose, dll. Bahan organik inilah yang menjadi sumber karbon utama untuk mikroorganisme heterotrof yang umum dikultivasi.
• Sumber nitrogen. Sumber nitrogen mencakup asam amino, protein atau senyawa bernitrogen lain yang terkandung pada peptone, meat extract, atau tryptose. Sejumlah mikrob juga dapat menggunakan sumber N anorganik seperti urea.
• Sumber oksigen. Untuk mikroorganisme heterotrof yang dikulturkan pada cawan, sebagian besar oksigen didapatkan langsung dari udara sedangkan mikroorganisme yang dikultur pada media cair sumber oksigen berasal dari oksigen yang terlarut air. Oleh karena itu aerasi pada kultur cair dapat meningkatkan pasokan oksigen.
• Sumber fosfat. Menurut Prescott & Harley (2002) sumber fosfat organik seperti beberapa protein, kofaktor atau ATP (Adenosine Triphosphate) yang dapat dijumpai pada bahan yeast extract atau peptone. Namun hampir semua mikroorganisme dapat memanfaatkan fosfat anorganik yang ditambahkan langsung pada media seperti potassium phosphate, sodium phosphate dll. (hal. 98).
• Sumber unsur sekelumit (trace element). Prescott & Harley (2002) juga menjelaskan pada lingkup media pada cawan petri, unsur mikronutrien (Zinc, Manganese, Molibdenum, Nickel, Cobalt, Cuprum dll.) dapat diperoleh dari akuades atau peralatan gelas. Fungsi mikronutrien ini umumnya menjadi bagian dari enzim atau kofaktor untuk menjadi katalis reaksi atau menjaga struktur protein. Oleh karena itu pembuktian kebutuhan unsur mikronutrien sangat sulit dilakukan dalam skala laboratorium karena setiap jenis mikroorganisme membutuhkannya dalam jumlah yang sangat sedikit (hal. 96).

2. Komposisi media pertumbuhan

Formulasi media pertumbuhan prinsipnya hampir sama dengan resep masakan di dapur yang setiap bahan bakunya diatur dengan takaran tertentu. Hanya saja dalam laboratorium takaran tersebut harus presisi. Berikut adalah beberapa bahan-bahan yang umum dipakai dalam pembuatan media pertumbuhan menurut Atlas (2010).

• Agar. Agar adalah bahan yang paling umum digunakan sebagai gelling agent pada media yang terbuat dari ekstrak alga. Agar bukan sebagai sumber nutrisi bagi mikroorganisme namun fungsinya lebih bersifat mekanis yaitu memadatkan media cair sehingga sel tidak larut dalam cairan. Struktur agar terdiri dari D-galactose, 3,6-anhydro-L-galactose, dan D-glucuronic acid. Umumnya agar terbuat dari ganggang merah. Agar cocok menjadi agen pemadat karena setelah dilarutkan pada suhu mendidih dapat didinginkan sampai 40-42°C sebelum memadat dan tidak akan mencair lagi sebelum suhu mencapai 80-90°C. Pencairan dan pemadatan berkali-kali atau sterilisasi yang terlalu lama dapat menurunkan kekuatan agar, terutama pada pH yang asam. Dampak pemanasan dan pendinginan pada struktur molekul agar dapat dilihat pada gambar.
• Peptone. Peptone adalah hasil hidrolisis protein yang dibentuk dari proses enzimatik atau digesti asam. Casein banyak digunakan sebagai substrat pembentuk peptone, tetapi beberapa bahan lain seperti soybean meal juga sering digunakan.
• Meat/plant extract. Ekstrak daging dan tumbuhan mengandung asam amino, peptida dengan berat molekul rendah, karbohidrat, vitamin, mineral dan trace metals. Ekstrak jaringan hewan mengandung lebih banyak bahan protein larut air dan glikogen sedangkan ekstrak tumbuhan lebih banyak terdapat karbohidrat di dalamnya.
• Faktor tumbuh. Banyak mikroorganisme yang membutuhkan faktor tumbuh spesifik yang harus ada dalam media pertumbuhannya. Beberapa diantaranya adalah vitamin, asam amino, asam lemak dan nutrisi dari darah.
• Komponen selektif. Suatu bahan yang berfungsi untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme non target disebut komponen selektif. Komponen selektif dipakai pada media selektif yang berguna untuk mengisolasi bakteri spesifik dari populasi campuran. Bile salts (garam empedu), selenite, tetra-hionate, tellurite, azide, phenylethanol, sodium lauryl sulfate, sodium chloride (konsentrasi tinggi), dan beberapa pewarna (eosin, Crystal Violet, dan Methylene Blue) umumnya dipakai sebagai bahan selektif. Bahan antimikrob juga dapat digunakan untuk menekan pertumbuhan bakteri tertentu, diantaranya adalah ampicillin, chloramphenicol, colistin, cycloheximide, gentamicin, kanamycin, nalidixic acid, sulfadiazine, dan vancomycin.
• Komponen diferensial. Berbeda dengan komponen selektif, komponen diferensial ini tidak menekan pertumbuhan mikroorganisme tertentu namun sebagai bahan untuk memudahkan pembedaan mikroorganisme target dari populasi campurannya (deteksi visual). Bahan diferensial seperti pH indikator akan membuat koloni target berbeda warna karena memproduksi asam. Bahan lainnya berupa pewarna kromogenik yang mampu berubah warna jika suatu reaksi enzim spesifik terjadi.
• pH bufer. pH bufer digunakan untuk menjaga pH media selama digunakan untuk tumbuh karena beberapa mikroorganisme akan tumbuh optimal pada kisaran pH yang spesifik (hal. 1-8).

Gambar. Mekanisme gelatinasi pada molekul polisakarida agar. Pada suhu diatas titik didih agar, pengadukan akan membentuk untaian acak (larutan). Pada saat pendinginan, akan terbentuk struktur jaringan tiga dimensi double helices (gel 1). Pendinginan lebih lanjut akan membentuk agregasi hubungan antar rantai polimer ini (gel 2). Diadaptasi dari “Properties, Manufacture and Application of Seaweed Polysaccharides – Agar, Carrageenan and Algin”, oleh Rees, 1969, dalam FAO Corporate Document Repository.

Indra Pradhika, 2018

Referensi

Atlas, R. M. (2010). Handbook of microbiological media (Edisi ke-4). New York: CRC Press

Prescott, L. M., & Harley, J.P. (2002). Laboratory exercises in microbiology (Edisi. ke-5). New York: McGraw-Hill Companies

Food and Agriculture Organization. (1990). FAO Corporate Document Repository, Chapter III: Properties, manufacture and application of seaweed polysaccharides – agar, carrageenan and algin. Dalam FAO (1990). Training Manual on Gracilaria Culture and Seaweed Processing in China. Diperoleh dari: http://www.fao.org/docrep/field/003/ab730e/AB730E03. htm