FERMENTASI BAHAN PAKAN
2.5. Pertumbuhan Mikroorganisme
Proses pertumbuhan organisme sangat kompleks yang mencakup pemasukan nutrien dasar dari lingkungan ke dalam sel, konversi bahan-bahan nutrien menjadi energi dan berbagai konstituen vital sel serta perkembangbiakan. Pertumbuhan mikroorganisme ditandai dengan peningkatan jumlah dan massa dimana kecepatan pertumbuhan tergantung pada lingkungan fisik dan kimia. Pola kinetik pertumbuhan mikroba melewati beberapa fase yang disebut fase pertumbuhan yang diekspreikan dengan:
- Fase lag (Lag phase). Pemindahan mikroba dari suatu medium ke medium lain, menyebabkan mikroba akan mengalami fase adaptasi untuk melakukan penyesuaian dengan substrat dan kondisi lingkungan sekitar. Pada fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim mungkin belum disintesis. Jumlah sel pada fase ini mungkin tetap tetapi kadang-kadang menurun. Lama fase ini bervariasi, dapat cepat atau lambat tergantung dari kecepatan penyesuaian dengan lingkunga sekitar. Medium, lingkungan pertumbuhan dan jumlah inokulum mempengaruhi lama adaptasi.
- Fase Pertumbuhan Awal (Accelerated growth phase). Setelah mengalami fase adaptasi, sel mulai membelah dengan kecepatan yang masih rendah karena baru tahap penyesuaian diri. Periode ini sangat cepat dibanding proses secara keseluruhan.
- Fase Pertumbuhan Logaritmik (Logarithmic or exponential growth phase). Sel mikroba membelah dengan cepat dan konstan dan pertambahan jumlahnya mengikuti kurva logaritmik. Pada fase ini pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh kondisi medium tumbuh (pH dan kandungan nutrien) dan kondisi lingkungan (suhu dan kelembaman udara). Sel membutuhkan energi yang lebih banyak dibandingkan dengan fase lain dan sel paling sensitif terhadap lingkungan.
- Fase Pertumbuhan Lambat (Desacelerated growth phase). Pertumbuhan populasi mikroba mengalami perlambatan. Perlambatan pertumbuhan disebabkan zat nutrisi didalam medium sudah sangat berkurang dan adanya hasil-hasil metabolisme yang mungkin beracun atau dapat menghasilkan racun yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba. Pertumbuhan sel pada fase ini tidak stabil, tetapi jumlah populasi masih naik karena jumlah sel yang tumbuh masih lebih banyak dari jumlah sel yang mati.
- Fase Pertumbuhan Tetap (Stationary growth phase). Jumlah populasi mikroba tetap karena jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati. Ukuran sel pada fase ini menjadi lebih kecil karena sel tetap membelah meskipun zat nutrisi sudah mulai habis. Karena kekurangan zat nutrisi, sel kemungkinan mempunyai komposisi berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritmik. Sel-sel menjadi lebih tahan terhadap keadaan ekstrem seperti panas, dingain, radiasi dan bahan kimia.
- Fase menuju Kematian dan Fase Kematian (Negative growth rate phase). Sebagian populasi mikroba mulai mengalami kematian yang disebabkan oleh nutrien di dalam medium dan energi cadangan didalam sel sudah habis. Kecepatan kematian dipengaruhi oleh kondisi nutrien, lingkungan, dan jenis jasad renik
Pengukuran pertumbuhan mikrobial dapat dilakukan dengan mengkuantitatifkan pertumbuhan sel baik pengukuran langsung maupun tidak langsung, yaitu:
- Pengukuran jumlah sel hidup dengan mikroskop
- Pengukuran massa sel dengan mengukur bobot kering, panjang miselia, derajat kekeruhan kultur, konsumsi substrat atau nutrien
- analisis komponen sel seperti kadar glukosamin, ergosterol, DNA dan protein.
Di alam, bakteri mampu tumbuh dengan baik hanya dalam fase cair atau nutrien berada dalam air bebas, sementara yeast tumbuh baik jika nutrien terdapat dalam bentuk terlarut. Penggunaan bakteri (contoh: Cellulomonas sp, Alcaligenes faecalis) dan yeast (contoh: Aureobasidium pullulans, Candida utilis) dalam SSF untuk mengkonversi limbah pertanian menjadi pakan ternak sering mengalami kurang berhasil. Kandungan protein yang rendah dalam produk akhir menunjukkan pola pertumbuhan pada bakteri dan yeast tidak mampu melakukan penetrasi ke dalam jaringan untuk memanfaatkan nutrien substrat.
Fungi berfilamen merupakan kelompok microorganisme penting dalam SSF karena mampu tumbuh pada permukaan substrat padat dan mampu melakukan penetrasi ke dalam jaringan substrat. Hifa fungi mampu menjangkau ruang intraseluler dan interseluler substrat dan mengambil nutrien yang ada. Penetrasi dipermudah dengan adanya retakan atau celah yang dapat dimasuki gas dan menghilangkan penghalang fisik untuk penetrasi.
Gambar 3. Pertumbuhan fungi pada permukaan media agar dan substrat padat
Pola pertumbuhan fungi berfilamen berbeda antara SmF dan SSF. Fungi yang ditumbuhkan pada fermentor berpengaduk, pertumbuhan micelia terpisah-pisah, sementara pada media agar, fungi tumbuh dengan perpanjangan ujung hifa dan laju pertumbuhan linier tergantung pada lebar zone tumbuh sekelilingnya.
