KARAKTERISASI SIFAT FISIOLOGI DAN BIOKIMIA BAKTERI

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mikroorganisme ditemukan segala tempat, baik itu di tanah, air, udara, kotoran, pada permukaan tubuh dan segala bagian dari lingkungan dipenuhi dengan mikroorganisme. Ahli mikrobiologi melakukan isolasi untuk mendapatkan kultur murni dari suatu mikroorganisme sehingga bisa diidentifikasi dan dipelajari (Cappuccino dan Welsh 2017). Bakteri merupakan mikro uniseluler yang umumnya tidak mempunyai klorofil. Bakteri tersebar luas di alam, baik di dalam tanah, atmosfer, dalam endapan-endapan lumpur, dalam lumpur laut, dalam air, pada sumber air panas, daerah antartika, dalam tubuh manusia, hewan, maupun tanaman. Jumlah bakteri tergantung pada keadaan sekitar. Misalnya, jumlah bakteri di dalam tanah tergantung jenis dan tingkat kesuburan tanah (Hidayat et al. 2006). 

Di alam bakteri dapat bersifat sapotrofik, fotosintetik, autotrofik, atau parasitik. Dengan sifatnya tersebut beberapa bakteri dapat berperan dalam daur unsur dan interaksi dengan organisme lain, serta peran lain yang sangat penting (Irianto 2005). Sifat hidup bakteri secara umum adalah sapotrofik pada sisa buangan hewan ataupun tanaman yang sudah mati, tetapi banyak juga parasitik pada hewan, manusia, dan tanaman dengan menyebabkan banyak penyakit (Suriawiria 2008). 

Bakteri menghasilkan enzim yang dibutuhkan memecah makanan yang terdapat di substrat menjadi senyawa yang lebih sederhana sehingga dapat digunakan dalam proses metabolisme tubuhnya. Enzim yang dihasilkan oleh bakteri digolongkan menjadi dua yaitu enzim ektraseluler dan enzim intraseluler. Enzim ekstraseluler digunakan untuk menghidrolisis nutrien yang ada di media dengan menggunakan enzim hidrolitik dan enzim intraseluler untuk mengoksidasi dan mereduksi senyawa kompleks di dalam tubuh bakteri (Cappuccino dan Welsh 2017).

Karakterisasi bakteri terdiri dari tiga tahap yaitu klasifikasi, nomenklatur, dan identifikasi. Karakterisasi dapat dilakukan berdasarkan sifat yang dimiliki mikroba, seperti sifat sitologi (bentuk sel, gerak, sifat gram, dan endospora), sifat morfologi koloni dan sifat fisiologi. Uji karakterisasi yang biasa dilakukan adalah uji fisiologi yang terdiri dari uji hidrolisis pati, uji hidrolisis lemak, uji hidrolisis protein, uji fermentasi karbohidrat, uji fermentasi gula dan H2S, uji indol, uji methyl red, uji sitrat, uji urease, uji Voges-Proskauer, uji reaksi susu litmus, uji katalase, dan uji oksidase (Cappuccino dan Sherman 1983).

Karakterisasi merupakan tahap yang penting dan menjadi dasar kegiatan identifikasi mikroba. Oleh sebab itu, karakterisasi sifat fisiologi dan biokimia bakteri perlu dilakukan agar hasil uji karakterisasi dapat dijadikan sumber data dalam identifikasi bakteri.

1.2 Tujuan

Tujuan dari praktikum kali ini adalah agar mahasiswa dapat melakukan karakterisasi sifat fisiologi dan biokimia bakteri.

II. METODE

2.1 Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Kamis, 19 Oktober 2017 bertempat di Laboratorium Kesehatan Ikan, Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Ilmu Perikanan dan Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Praktikum ini dilaksanakan pada pukul 13.00-15.00 WIB. 

2.2 Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah gelas preparat, kertas cakram, ose, inokulum, bunsen, sprayer, tisu, kertas label, pinset, syring, inkubator, tabung reaksi, rak tabung reaksi, kamera, dan spidol. Bahan yang digunakan adalah isolat bakteri A, B dan C, reagen p-aminodimethylanile-oxalat 1%, akuades steril, parafin, H2O2 3%, media O/F, media SIM, media TSA dan media gelatin. 

2.3 Prosedur Kerja

2.3.1 Uji OF

Semua alat dan bahan disiapkan. Kemudian meja dan tangan operator didesinfeksi dengan alkohol 70%. Lalu bunsen dinyalakan dan inokulum dipijarkan. Selanjutnya, tabung yang berisi biakan bakteri dibuka dekat bunsen dan bakteri diambil. Setelah itu, bakteri ditusukkan ke dalam 2 buah media OF yang disimpan dalam tabung reaksi steril masing-masing 1 tusukan. Selanjutnya, pada salah satu media OF diberi parafin sebanyak 0,2 mL lalu tabung ditutup dengan kapas dan direkatkan dengan plastik wrap. Setelah itu, isolat diinkubasi dalam inkubator selama ± 24 jam. Hasil uji dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.

Tabel 1 Hasil Uji OF

No.	Tanpa parafin	Dengan parafin	Hasil uji
1	Hijau (H)	Hijau (H)	Negatif
2	Kuning (K)	Kuning (K)	Fementatif
3	Kuning (K)	Hijau (H)	Oksidatif
4	Hijau (H)	Kuning (K)	Fermentatif

2.3.2 Uji Motilitas

Semua alat dan bahan disiapkan. Kemudian meja dan tangan operator didesinfeksi dengan alkohol 70%. Lalu bunsen dinyalakan dan inokulum dipijarkan. Selanjutnya bakteri diambil dan dimasukkan ke dalam media SIM kemudian diinkubasi dalam inkubator selama ± 24 jam.

2.3.3 Uji Gelatin

Semua alat dan bahan disiapkan. Kemudian meja dan tangan operator didesinfeksi dengan alkohol 70%. Lalu bunsen dinyalakan dan inokulum dipijarkan. Selanjutnya bakteri diambil dan dimasukkan ke dalam media gelatin. Kemudian media diinkubasi dalam inkubator selama ± 24 jam. Setelah  24 jam, media dimasukkan ke dalam lemari es selama ± 15 menit kemudian media diamati, jika media menjadi cair berarti uji yang dilakukan positif dan jika media masih padat berarti uji yang dilakukan negatif.

2.3.4 Uji Katalase

Semua alat dan bahan disiapkan. Kemudian meja dan tangan operator didesinfeksi dengan alkohol 70%. Lalu bunsen dinyalakan dan ose dipijarkan. Selanjutnya bakteri diambil sebanyak 1 ose dan dioleskan pada gelas objek yang telah diberi H2O2 3% sebanyak 1 tetes. Kemudian reaksi yang terjadi diamati, jika terbentuk gelembung menandakan uji yang dilakukan positif dan jika tidak terbentuk gelembung berarti uji yang dilakukan negatif.

2.3.5 Uji Oksidase

Semua alat dan bahan disiapkan. Kemudian meja dan tangan operator didesinfeksi dengan alkohol 70%. Lalu kertas cakram diambil secara aseptik dan diletakkan di atas gelas objek dan diberi reagen p-aminodimethylaniline-oxalat 1% sebanyak 1 tetes. Selanjutnya bakteri diambil sebanyak 1 ose dan digoreskan pada kertas cakram. Perubahan warna yang terjadi diamati. Jika warna berubah menjadi pink berarti uji positif dan jika tidak terjadi perubahan berarti uji negatif. 

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Hasil

Hasil uji karakterisasi sifat fisiologis dan biokimia berbagai isolat bakteri dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Hasil uji karakterisasi sifat fisiologis dan biokimia berbagai isolat bakteri.

Kel.	Isolat	Uji					Genus
		O/F	SIM	Gelatin	Katalase	Oksidase
1	B	Negatif (-/-)	+	+	-	-	1.  Campylobacter   2.  Helicobacter
	C	Fermentatif (+/+)	+	-	-	-	1.  Enterococcus   2.  Anaerobiospirillum
2	A	Fermentatif (+/+)	-	-	-	-	1.  Aerococcus   2.  Streptococcus   3.  Lactococcus   4.  Gemella p. 5.  Brochothrix 6.  Erysipelothrix 7.  Lactobacillus  8.  Arachnia   9.  Bacteroides  10. Fusobacterium
	B	Fermentatif (-/+)	+	-	+	+	1.  Listeria 2.  Chromobacterium 3. Vibrio 4. Plesiomonas 5. Aeromonas
3	A	Negatif (-/-)	-	-	-	-	1.  Kurthia 2.  Eubacterium 3.  Eikenella
	C	Negatif (-/-)	+	-	+	-	1.  Corynebacterium   2.  Bordetella
4	A	Fermentatif (+/+)	+	-	-	-	1.  Enterococcus   2.  Shigella
	B	Negatif (-/-)	+	+	-	-	1.  Campylobacter   2.  Helicobacter

Berdasarkan Tabel 2, diketahui bahwa isolat A ulangan 2 dan 4, isolat B ulangan 2, dan isolat C ulangan 1 merupakan bakteri yang mampu memanfaatkan karbohidrat dan suasana fermentatif (anaerob), sedangkan isolat A ulangan 3, isolat B ulangan 1 dan 2, serta isolat C ulangan 3 tidak mampu memanfaatkan karbohidrat. Isolat A ulangan 2 dan 3 tidak memiliki flagella (tidak motil) sedangkan isolat A ulangan 4, isolat B ulangan 1, 2 dan 4, serta isolat C ulangan 1 dan 3 memiliki flagella (motil). Isolat A ulangan 2, 3 dan 4, isolat B ulangan 2, dan isolat C ulangan 1 dan 3 tidak memiliki enzim proteolitik, sedangkan isolat B ulangan 1 dan 4 memiliki enzim proteolitik. Isolat A ulangan 2, 3 dan 4, isolat B ulangan 1 dan 4, serta isolat C ulangan 1 tidak memiliki enzim katalase sedangkan isolat B ulangan 2 dan isolat C ulangan 3 memiliki enzim katalase. Isolat A ulangan 2, 3 dan 4, isolat B ulangan 1 dan 4, serta isolat C ulangan 1 dan 3 tidak memiliki enzim oksidase sedangkan isolat B ulangan 2 memiliki enzim oksidase. Dari karakter tersebut diperoleh berbagai genus bakteri baik dari golongan bakteri gram positif maupun gram negatif yang memiliki karakter seperti isolat tersebut.

3.2 Pembahasan

Berdasarkan Tabel 2, diketahui bahwa isolat A ulangan 2 dan 4 (Gambar 1a), isolat B ulangan 2, dan isolat C ulangan 1 merupakan bakteri yang mampu memanfaatkan karbohidrat dan suasana fermentatif (anaerob), sedangkan isolat A ulangan 3, isolat B ulangan 1 dan 4 (Gambar 1b), serta isolat C ulangan 3 tidak mampu memanfaatkan karbohidrat. Uji OF dilakukan untuk melihat kemampuan bakteri dalam memanfaatkan karbohidrat secara oksidatif atau fermentatif (Barrow dan Feltham 1993). 

Gambar 1 Hasil uji O/F pada isolat A (a) dan isolat B (b).

Isolat A ulangan 2 dan 3 tidak memiliki flagella (tidak motil) sedangkan isolat A ulangan 4 (Gambar 2a), isolat B ulangan 1, 2 dan 4 (Gambar 2b), serta isolat C ulangan 1 dan 3 memiliki flagella (motil). Uji motilitas dilakukan untuk mengetahui kemampuan mikroorganisme untuk bergerak dengan flagel. Motilitas bakteri dapat diketahui ketika bakteri yang dikultur tidak hanya tumbuh di garis inokulasi (Cappuccino dan Welsh 2017).

Gambar 2 Hasil uji motilitas pada isolat A (a) dan isolat B (b).

Isolat A ulangan 2, 3 dan 4 (Gambar 3a), isolat B ulangan 2, dan isolat C ulangan 1 dan 3 tidak memiliki enzim proteolitik, sedangkan isolat B ulangan 1 dan 4 (Gambar 3b) memiliki aktivitas proteolitik. Uji gelatin dilakukan untuk mengetahui kemampuan bakteri dalam menghasilkan enzim gelatinase. Gelatin merupakan turunan protein dari kolagen yang tidak larut dalam air dingin tetapi larut dalam air panas serta berbentuk gel ketika didinginkan. Pada suhu ruang, gelatin akan berbentuk cair dan akan membeku ketika didinginkan hingga suhu -4 oC. Bakteri proteolitik dapat mencerna protein dan dapat mencairkan gelatin. Gelatin yang cair menandakan adanya aktifitas proteolitik pada bakteri yaitu dengan memproduksi enzim gelatinase (Hemraj et al. 2013).

Gambar 3 Hasil uji gelatin pada isolat A (a) dan isolat B (b)

Isolat A ulangan 2, 3 dan 4 (Gambar 4a), isolat B ulangan 1 dan 4 (Gambar 4a), serta isolat C ulangan 1 tidak memiliki enzim katalase sedangkan isolat B ulangan 2 dan isolat C ulangan 3 memiliki enzim katalase. Uji katalase dilakukan untuk mengetahui keberadaan enzim katalase pada isolat bakteri. Hidrogen peroksida bersifat toksik terhadap sel karena dapat menonaktifkan enzim di dalam sel. Katalase merupakan enzim yang mengkatalis penguraian hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan oksigen (Fauzan 2009). 

Gambar 4 Hasil uji katalase pada isolat A (a) dan isolat B (b).

Isolat A ulangan 2, 3 dan 4 (Gambar 5a), isolat B ulangan 1 dan 4 (Gambar 5b), serta isolat C ulangan 1 dan 3 tidak memiliki enzim oksidase sedangkan isolat B ulangan 2 memiliki enzim oksidase. Uji oksidase dilakukan untuk mengetahui kemampuan bakteri dalam memproduksi katalase. Oksidasi flavoprotein akan menghasilkan hidrogen peroksida yang bersifat toksik terhadap sel. Hidrogen peroksida dihidrolisis oleh enzim katalase menjadi air dan oksigen (Hemraj et al. 2013). 

Gambar 5 Hasil uji oksidase pada isolat A (a) dan isolat B (b).

Hasil uji fisiologi dan biokimia yang berbeda-beda diduga terjadi karena dapat terjadi karena kualitas media, umur biakan, konsentrasi dan umur reagen yang digunakan serta cara kerja yang aseptik. Media yang tidak sesuai dengan kebutuhan bakteri akan mempengaruhi pertumbuhan bakteri sehingga kemampuan bakteri dalam menunjukkan karakternya menjadi lebih rendah. Konsentrasi dan umur reagen akan berpengaruh terhadap reaksi yang terjadi ketika bakteri diberi perlakuan reagen tersebut. Konsentrasi reagen yang tidak tepat dan umur reagen yang sudah lama akan menyebabkan bias dalam pembacaan hasil uji. Cara kerja saat melakukan uji di laboratorium membutuhkan teknik aseptik sehingga mikroorganisme yang dikultur tidak terkontaminasi oleh mikroorganisme lain. Cappuccino dan Welsh (2017), menyatakan bahwa keberhasilan kultur mikroorganisme dipengaruhi oleh kualitas media, faktor lingkungan, dan teknik kerja aseptik.

Berdasarkan hasil uji tersebut dapat diketahui bahwa bakteri yang memiliki karakter seperti isolat A adalah genus Aerococcus, Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Gemella, Brochothrix, Erysipelothrix, Lactobacillus, Arcanobacterium, Arachnia, Kurthia, Eubacterium, dan Enterococcus yang termasuk bakteri gram positif serta genus Bacteroides, Fusobacterium, Eikenella dan Shigella yang termasuk bakteri gram negatif. Bakteri Gram negatif genus Campylobacter, Helicobacter, Vibrio, Plesiomonas, Aeromonas, Listeria dan Chromobacterium memiliki karakteri yang hampir sama dengan isolat B. Bakteri Gram positif genus Corynebacterium dan Enterococcus serta Gram negatif genus Bordetella dan Anaerobiospirillum memiliki karakter yang hampir sama dengan isolat C.

Bakteri dari genus Aerococcus, Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Gemella, Brochothrix, Erysipelothrix, Lactobacillus, Arcanobacterium, Arachnia, Kurthia, Eubacterium, Corynebacterium dan Enterococcus merupakan bakteri Gram positif. Aerococcus, Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Gemella, Brochothrix, Erysipelothrix, Lactobacillus, Arcanobacterium, Arachnia, Kurthia,, Eubacterium dan Enterococcus mampu memanfaatkan karbohidrat dalam suasana fermentatif, tidak memiliki enzim katalase dan oksidase, serta tidak motil. Corynebacterium mampu memanfaatkan karbohidrat namun ada juga yang tidak, memiliki enzim katalase, tidak motil, dan tidak memiliki enzim oksidase (Barrow dan Feltham 1993). 

Bakteri dari genus Bacteroides, Fusobacterium, Eikenella, Shigella, Bordetella, Anaerobiospirillum, Campylobacter, Helicobacter, Vibrio, Plesiomonas, Aeromonas, Listeria dan Chromobacterium merupakan bakteri Gram negatif. Bacteroides, Fusobacterium dan Shigella mampu memanfaatkan karbohidrat dalam suasana fermentatif. Bakteri tersebut tidak motil, serta tidak memiliki enzim katalase, enzim oksidase. Eikenella tidak mampu memanfaatkan karbohidrat dalam suasana fermentatif, tidak motil, memiliki enzim oksidase namun tidak memiliki enzim katalase. Bordetella tidak mampu memanfaatkan glukosa, tidak motil, memiliki enzim katalase namun tidak memiliki oksidase. Anaerobiospirillum mampu memanfaatkan karbohidrat, motil, serta tidak memiliki enzim katalase dan enzim oksidase. Campylobacter dan Helicobacter tidak mampu memanfaatkan glukosa, motil, memiliki enzim katalase dan oksidase. Vibrio, Plesiomonas, Aeromonas, Listeria dan Chromobacterium mampu memanfaatkan glukosa dalam suasana fermentatif, motil, serta memiliki enzim katalase dan oksidase (Barrow dan Feltham 1993).

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum, dapat disimpulkan bahwa mahasiswa telah mampu melakukan karakterisasi sifat fisiologi dan biokimia bakteri. Dari hasil praktikum juga diketahui bahwa isolat A memiliki karakter yang hampir sama dengan bakteri Gram positif genus Aerococcus, Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Gemella, Brochothrix, Erysipelothrix, Lactobacillus, Arcanobacterium, Arachnia, Kurthia, Eubacterium, dan Enterococcus serta bakteri Gram negatif genus Bacteroides, Fusobacterium, Eikenella dan Shigella. Isolat B memiliki karakter yang hampir sama dengan bakteri Gram negatif genus Campylobacter, Helicobacter, Vibrio, Plesiomonas, Aeromonas, Listeria dan Chromobacterium. Isolat C memiliki karakteri yang hampir sama dengan bakteri Gram positif genus Corynebacterium dan Enterococcus serta Gram negatif genus Bordetella dan Anaerobiospirillum.

4.2 Saran

Pada praktikum berikutnya, diharapkan agar uji yang dilakukan lebih beragam lagi serta menggunakan kit.

DAFTAR PUSTAKA

(Oooppsss... Mohon maaf daftar pustaka tidak saya share karena rawan plagiat, jika ingin daftar pustaka silahkan komen atau via email (Dianslibrary@gmail.com)