Mikro Biologi

Mikrobiologi

Perhatian manusia tentang kesehatan sudah disadari sejak lama. Usaha ke arah hidup sehat telah dilakukan antara lain dengan distribusi air minum melalui pipa-pipa serta pembuangan limbah yang teratur. Penemuan oleh Anthony van Leeuwenhoeck serta perintis mikrobiologi lainnya telah membawa pemahaman manusia yang lebih baik mengenai mikroba. Perhatian yang besar pada masalah kesehatan merupakan awal perkembangan mikrobiologi lingkungan.

Kelompok-Kelompok Mikroba:

Perkembangan teknologi telah meningkatkan industri dan senyawa-senyawa xenobiotik, keduanya telah memberikan tekanan yang cukup besar pada lingkungan sehingga perlu usaha-usaha mengatasi tekanan tersebut. Beberapa mikroba mampu mendegradasi cemaran limbah industri dan senyawa xenobiotik.

Mikrobiologi Udara

Atmosfer tersusun atas 2 lapisan utama yaitu troposfer dan stratosfer. Troposfer tersusun atas lapisan laminar, lapisan turbulen, lapisan friksi luar, dan lapisan konveksi. Atmosfer mengandung partikel-partikel yang disebut sebagai aerosol, salah satu komponen aerosol yaitu bioaerosol yang terdiri antara lain mikroba dan polen.

Mikroba udara sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu, radiasi dan kelembaban relatif (RH) serta polutan. Mikroba udara sebagian merupakan jasad patogen yang merugikan kesehatan tumbuhan hewan maupun manusia.

Mikrobiologi Tanah

Tanah memiliki keragaman tekstur dan struktur, serta variasi dalam ketinggian maupun distribusi geografisnya. Mikroba tanah dijumpai pada hampir semua jenis tanah dan batuan, dari permukaan tanah hingga kedalaman, dari Antartika hingga gurun pasir yang kering. Kehadiran mikroba tanah ada yang bersifat menguntungkan antara lain dalam bidang pertanian, daur unsur, dan pertambangan tetapi juga ada yang merugikan karena patogen bagi tumbuhan, hewan, dan manusia.

Mikrobiologi Perairan

Memiliki spesifikasi berdasarkan sifat fisika kimianya. Mikroba yang dijumpaipun beragam. Lingkungan pantai mengandung lebih banyak mikroba karena kaya akan nutrien yang berasal dari darat, sedangkan laut lepas populasi mikroba relatif lebih rendah.

Secara vertikal badan air laut dan air danau dibagi menjadi beberapa zone berdasarkan sifat fisika masing-masing, seperti ketersediaan cahaya dan suhu.

Mikrobiologi Lingkungan Ekstrem

Di laut mikroba dapat dijumpai bahkan pada palung laut dengan kondisi ekstrem bertekanan tinggi (barofil). Di dasar laut tertentu dijumpai celah hidrotermal dengan suhu sangat tinggi (termofil) dan di situ pun dijumpai mikroba. Tekanan tinggi dan suhu tinggi merupakan lingkungan ekstrem. Lingkungan ekstrem lainnya antara lain berupa asidofil, alkalofil, halofil, dan xerofil.

Mikroba dari lingkungan ekstrem memiliki prospek dalam bidang teknologi. Beberapa bidang seperti produksi enzim, pertambangan, serta pengolahan limbah telah memanfaatkan peran mikroba dari lingkungan ekstrem.

Siklus Karbon, Nitrogen, dan Sulfur

Nitrogen umumnya digunakan dalam bentuk garam mineral dan mengalami siklus secara oksidoreduksi. Nitrogen yang muncul dapat berbentuk amonium maupun nitrat. Beberapa proses yang berlangsung pada siklus nitrogen, antara lain amonifikasi, nitrifikasi, asimilasi, dan disimilasi reduksi nitrat. Sulfur relatif lebih banyak terdapat di alam, dalam bentuk sulfur oksida dan nitrogen sulfida.

Siklus Fosfor, Besi, dan Biogeokimia

Organisme, sehingga disebut sebagai siklus biogeokimia. Siklus unsur dapat memberi manfaat bagi organisme karena menjamin tersedianya nutrien, akan tetapi di sisi lain proses yang terjadi dapat pula sangat merugikan, antara lain karena menyebabkan kerusakan bahan bangunan. Aktivitas manusia telah menyebabkan beberapa reservoir unsur yang semula dalam keadaan imobilisasi menjadi imobil dan masuk ke siklus unsur. Akibat mobilisasi tersebut, antara lain menipisnya cadangan bahan bakar fosil, peningkatan senyawa NOx dan SOX yang berperan dalam terjadinya hujan asam dan timbulnya efek rumah kaca.

Penerapan Bioteknologi Mikroba

Fermentasi merupakan salah satu bioteknologi yang memanfaatkan peran mikroba di dalam proses pembuatannya. Dalam penerapan bioteknologi mikrobanya yang perlu diperhatikan adalah prinsip-prinsip bioteknologinya, seperti produk, kultur mikroba, pengembangan galur, substrat produksi, proses produksi, dan pengunduhan hasil.

Produk Bioteknologi Mikroba

Mikroba berperan utama dalam bioteknologi. Dalam masalah-masalah lingkungan bioteknologi mikroba memberikan sumbangan besar antara lain dalam produksi biopestisida, pupuk biologis, pengkomposan, penanganan limbah, produksi bio-gas, penambangan minyak dan pelindihan logam.

Peran tersebut dapat menggantikan teknologi yang selama ini digunakan dan memberi sumbangan bagi perbaikan kualitas lingkungan. Ancaman sisa pestisida, cemaran senyawa toksik, penurunan kualitas tanah dapat dikurangi dengan memanfaatkan mikroba.

Peran Mikroba dalam Pertanian, Perkebunan, dan Kehutanan

Mikroba dalam agrikultur memiliki peran yang sangat besar. Berbagai mikroba terbukti menyebabkan kerugian karena merupakan patogen bagi tanaman pangan dan industri, serta ternak. Di lain pihak mikroba juga menguntungkan bagi tumbuhan antara lain karena perannya dalam menekan mikroba patogen serta parasit, membantu dalam penyediaan nutrien.

Dalam kaitannya dengan agrikultur, beragam mikroba bermanfaat telah berhasil dikembangkan sebagai agen pengendali hayati patogen, parasit, gulma dan hama. Mikroba telah pula dikembangkan sebagai alternatif pupuk tumbuhan serta makanan tambahan.

Peran Mikroba pada Peternakan dan Perikanan

Peran mikroba yang terdapat dalam peternakan dan perikanan dapat merugikan dan menguntungkan. Beberapa penyakit yang menyerang peternakan dan perikanan, antara lain enteritis, salmonellosis, pasteurellosis, tifoid, paratifoid, aspergillosis, limposistis, epitheliocystis, dan lain-lain. Mikroba yang menyebabkan infeksi dari penyakit tersebut dikelompokkan menjadi: virus, bakteri, cendawan, dan protozoa.

Peran mikroba yang menguntungkan, antara lain dalam hal membantu metabolisme, sebagai bahan pakan atau pakan tambahan, dan probiotik. Dalam hal metabolisme, mikroba mampu menghidrolisis selulosa, karena enzim selulosa yang dimilikinya. Selain itu bakteri mampu menggunakan urea sebagai sumber N. Dalam penyediaan bahan pakan/pakan tambahan, terdapat jenis mikroba yang sangat potensial (Tabel 6.12)

Mikroba Indikator

Penentuan kriteria kualitas air dan pangan secara biologis antara lain ditentukan oleh kehadiran mikroba, baik mikroba patogen maupun mikroba indikator. Mikroba indikator adalah suatu mikroba non-patogenik yang digunakan sebagai penanda risiko pencemaran oleh pato-gen.

Kualitas air minum ditentukan oleh beberapa kriteria fisik, kimiawi, dan biologis tertentu. Kriteria fisik, antara lain tidak berwarna, tidak berbau; kriteria kimiawi, antara lain pH netral, tidak mengandung logam berat; dan kriteria biologis, antara lain berupa mikroba indikator dan angka kuman total pada yang diperkenankan.

Mikroba dalam bahan pangan dapat terjadi secara alami, sengaja ditambahkan ke dalam bahan makanan, atau dapat pula terjadi akibat pencemaran. Banyak mikroba secara alami di- jumpai pada pangan terutama bahan segar, seperti buah, sayuran, ikan, dan susu. Kehadiran mikroba secara alami dapat terjadi karena mikroba tersebut flora normal pada bahan makanan tersebut.

Kriteria Mikrobiologis Pangan Dan Minuman

Pada era globalisasi kualitas makanan dan minuman dituntut memenuhi standar yang ditetapkan secara global, di antaranya yaitu kualitas berdasarkan kriteria mikrobiologis. Kehadiran rnikroba pada makanan dan minuman karena memang dikehendaki misalnya pada proses fermentasi, tetapi dapat pula hadir sebagai cemaran yang dapat menyebabkan kerusakan bahan pangan serta dapat menyebabkan gangguan kesehatan. Kontrol mikroba pada pangan dapat dilakukan secara biologis, fisik, maupun kimiawi. Tindakan kontrol mikroba yang utama yaitu pencegahan sejak awal melaui penerapan HACCP.

Flora Normal

Sejak penemuan Koch perkembangan pengetahuan tentang penyakit infeksi berkembang dengan cepat. Berbagai penyakit yang pada abad lampau dianggap sebagai kutukan seperti lepra dan pes, ternyata terbukti disebabkan oleh kuman. Perhatian kemudian lebih ditekankan pada kesehatan masyarakat yang erat kaitannya dengan terjadinya berbagai kasus epidemi.

Mikroba yang hidup dan berkembang dalam tubuh inang tanpa menimbulkan penyakit disebut mikroba flora normal. Faktor-faktor yang menyebabkan kehadiran mikroba flora normal, adalah pH, suhu, potensial redoks, oksigen, air, nutrien, dan lain-lain. Distribusi mikroba flora normal, yaitu kulit, ketiak, dan sela-sela jari kaki, sedang jenis mikrobanya, antara lain: Staphylococcus epidermidis, Microccous luteus, Enterobacter, Klebsiella, E. coli, dan lain-lain.

Infeksi, Penularan, dan Kontrol Penyakit

Kesehatan masyarakat terutama bertitik tolak pada penyakit-penyakit infeksi yang potensial tersebar dalam masyarakat antara lain melalui agen makanan-minuman, udara, air, dan organisme vektor. Berbagai upaya penyebaran penyakit dalam masyarakat perlu dilakukan antara lain dengan perbaikan sarana lingkungan, seperti kebersihan lingkungan rumah, saluran pembuangan yang sehat, sirkulasi udara yang baik. Tidak kalah penting yaitu pemberian pendidikan masyarakat mengenai penyakit dan pemberantasan penyakit dari sumbernya.

Hal yang paling utama untuk kontrol penyakit infeksi, yaitu menghancurkan sumber penularannya. Banyak negara yang berusaha melindungi konsumen dari gangguan kesehatan makanan, melalui uji mikrobiologis terhadap bahan mentah dan olahannya.

Penanganan Limbah

Aktivitas manusia, industri, dan pertanian menghasilkan limbah cair dan padat. Untuk mengurangi cemaran maka limbah pemukiman dan industri harus diolah terlebih dulu sebelum dilepas ke lingkungan. Pengolahan limbah cair dapat dilakukan secara aerobik maupun anaerobik atau kombinasi keduanya dan umumnya dengan 3 tahapan, yaitu tahap primer, sekunder, dan tersier. Adapun pengolahan limbah padat secara biologis umumnya berupa landfill dan pengkomposan. Salah satu akibat masuknya cemaran, yaitu terjadinya suksesi populasi mikroba. Mikroba yang berperan pada pengolahan limbah, antara lain Phanerochaeta chrysosporium, Pseudomonas spp., dan Bacillus spp, Mycobacterium, Vibrio, dan lain-lain. Dalam pengolahan limbah perlu diperhatikan beberapa aspek penanganan limbah, yaitu materi pencemaran, mikroba, faktor lingkungan, serta sistem yang digunakan dalam penanganan limbah.

Bioremediasi

Pencemaran air dan tanah oleh limbah pemukiman maupun industri telah menimbulkan banyak kerugian. Usaha perbaikan lingkunagn yang tercemar dilakukan dengan proses yang dikenal sebagai bioremediasi. Pada dasarnya bioremediasi merupakan hasil biodegradasi senyawa-senyawa pencemar. Bioremediasi dapat dilakukan di tempat terjadinya pencemaran (in situ) atau harus diolah ditempat lain (ex situ). Pada tingkat pencemaran yang rendah mikroba setempat mampu melakukan bioremediasi tanpa campur tangan manusia yang dikenal sebagai bioremediasi intrinsik, tetapi jika tingkatan pencemaran tinggi maka mikroba setempat perlu distimulasi (biostimulasi) atau dibantu dengan memasukkan mikroba yang telah diadaptasikan (bioaugmentasi).

Sumber Buku Mikrobiologi Lingkungan Karya Agus Irianto