Home Science Corner Instrumen #1: Petri Dish dan Medium

Instrumen #1: Petri Dish dan Medium

February 04, 2020
Read
Bioteknologi tidak terlepas dari yang namanya bermain dengan mikroba. Namun tidak sembarangan bermain, kita memerlukan pengamanan dan teknik yang tepat untuk mengembangkan mikroorganisme. Perkenalkan petri dish dan teknik aseptik. Mari kita lihat apa sih dua hal ini?

Lihat lagi artikel mengenai bioteknologi (klik judul)

Sejarah Teknik Isolasi Kultur Murni dan Petri Dish 
Robert Koch (1843 - 1910) adalah seorang physician dan ahli mikrobiologi yang terkenal dengan penemuan antraks, penyakit pada sapi yang dapat menyerang manusia. Koch berhasil mengisolasi bakteri penyebab antraks, Bacillus anthracis dan membuat kriteria ketat mengenai penentuan mikroba tertentu dengan penyakit tertentu yang disebut Koch's Postulates. 



Koch mempublikasikan penemuan tersebut pada tahun 1876 dan mendapatkan penghargaan bekerja di Imperial Health Office di Berlin pada tahun 1880. Pada tahun 1881, dia juga mendesak peralatan operasi disterilisasi dengan panas. Pada tahun 1905, Koch juga mendapatkan Nobel Prize untuk Koch's Postulates.

Untuk dapat mengaitkan mikroorganisme tertentu dengan penyakit tertentu, suatu mikrooganisme harus dapat diisolasi dari mikroorganisme lain dalam bentuk kultur lab, di mikrobiologi disebut sebagai kultur murni (pure cultures). Secara kasar, mikroorganisme murni diperoleh dengan mengambil satu organisme/individu untuk memulai pertumbuhan menjadi suatu kultur.  

Bagaimana Koch mendapatkan kultur murni yang membawanya ke dalam berbagai penemuan hebat? Koch mengambil sampel dari hewan yang mati akibat antraks dan membiakannya dengan cara streak (sampel digoreskan pada permukaan medium). Dua jenis medium sudah digunakan, yaitu potongan kentang dan gelatin, tetapi tetap saja pertumbuhan bakterinya tidak memuaskan karena medium yang digunakan tidak optimal. Sampai akhirnya Koch dianjurkan menggunakan agar oleh Walther dan Fanny Hesse. 

Ide penggunaan agar berasal dari istri Walther, Fanny Hesse yang terinspirasi dari agar pemadat jeli buah. Saat digunakan untuk membuat medium mikroba, kemampuan memadat ini membantu Koch dalam menumbuhkan mikroba secara optimal karena agar dapat menjaga wujud padatnya pada suhu 37C (suhu pertumbuhan umum patogen manusia), tidak terdegradasi oleh kebanyakan bakteri, dan menghasilkan medium yang transparan.  


Pada tahun 1887, Julius Richard Petri seorang ahli bakteriologi Jerman yang juga adalah asisten dari Robert Koch menemukan standar piring kultur (culture dish) yang disebut dengan piring Petri (Petri plate) dan mengembangkan teknik kultur agar. Piring Petri, atau beberapa juga menyebutnya dengan Petri dish, ini-lah yang merupakan dua piring transparan yang kita gunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme.  

Petri dish yang berisi koloni-koloni bakteri (bulat-bulat, baik putih atau kuning). Setiap koloni berisi miliaran sel bakteri yang berasal dari satu sel
sumber: dokumen kuliah
Beragam ukuran Petri dish 
Sumber: www.analyticalsci.com 
Petri Dish 
A. Bahan Petri Dish
Umumnya Petri dish terbuat dari kaca sehingga dapat disterilisasi pada suhu sangat panas menggunakan autoklaf. Petri dish yang terbuat dari kaca dapat dipakai berulang kali, tetapi harganya juga lebih mahal daripada yang berbahan plastik. 

Petri dish berbahan plastik (polystyrene) tidak perlu disterilisasi dengan autoklaf (lagian juga akan meleleh, kan plastik) tetapi harus langsung digunakan begitu kemasan dibuka dan pastikan kemasan segera ditutup. Petri dish ini mungkin lebih mudah digunakan karena tidak perlu repot-repot disterilisasi (sehingga mempercepat kerja lab) dan dapat langsung dibuang karena bersifat disposable. 

Perhatian: 
Saat Petri dish selesai digunakan, baik berbahan kaca atau plastik, harus diautoklaf kembali untuk membunuh mikroba di dalamnya sehingga tidak menyebabkan kontaminasi lingkungan lab dan lingkungan di luar lab (khususnya saluran pembuangan bahan lab) 

B. Ukuran Petri Dish 
Ukuran Petri dish beragam, tetapi dapat kita bagi menjadi empat ukuran dasar: besar, standard/sedang, kecil, dan macaroon. 
  1. Ukuran besar dan sedang digunakan untuk penelitian, biasanya Petri dish berukuran besar dapat digunakan untuk menumbuhkan spesies mikroorganisme berbeda secara terpisah (tetapi tidak untuk waktu yang lama karena mikroorganisme dapat saling kontak dan menyebabkan kontaminasi). 
  2. Ukuran kecil/macaroon digunakan hanya untuk menyimpan mikroorganisme. Jadi mikroorganisme dalam Petri dish ini hanya untuk menumbuhkan mikroorganisme pada Petri dish lain yang nantinya baru dipakai untuk penelitian. Hal ini untuk menjaga kemurnian kultur sehingga mikroorganisme yang disimpan sama dengan tempat asal dia diperoleh dan tidak mengalami mutasi apa pun yang dapat disebabkan oleh aktivitas lab. 
C. Pengembangan Petri Dish lainnya
Banyak jenisnya dan dikaitkan langsung dengan fungsinya, contoh: 

Enam petri dijadikan satu
sumber: www.thomassci.com
Umumnya digunakan untuk biologi molekular
sumber: www.thomasci.com
Untuk mengidentifikasi dan menghitung jumlah sel kultur
sumber: pioneerscientific.com

Memungkinkan kita menggunakan 2-3 medium berbeda dalam satu petri
sumber: www.pipette.com

Medium 
Medium/media berfungsi untuk memenuhi kebutuhan nutrisi mikroorganisme. Jenis medium juga menentukan mikroorganisme apa yang akan tumbuh. Medium berdasarkan fungsinya dibagi menjadi dua: 

A. Medium Umum 
Medium yang digunakan untuk menumbuhkan berbagai macam mikroorganisme. Karena umum dan sederhana, medium ini adalah jenis medium yang pertama kali diperkenalkan kepada para murid/ mahasiswa, contoh: 

Potato Dextrose Agar. Medium yang digunakan untuk menumbuhkan yeast dan mold. PDA mengandung karbohidrat tinggi (dari kentang dan dekstrosa). Tartaric acid dan klorotetrasiklin dalam medium PDA berperan menghambat pertumbuhan dan membunuh bakteri. pH PDA adalag 5,2.
Potato Dextrose Agar
Sumber: Laporan kuliah
PS: Penomoran pada gambar adalah nomor dari bakteri-bakteri yang digunakan dalam penulisan laporan ketika saya masih mahasiswa. Untuk menghargai usaha kampus dalam menyediakan materi kuliah, mohon maaf saya tidak menyebutkan nama bakteri pada setiap nomor. 
Nutrient Agar. Medium yang umumnya digunakna untuk uji air dan produk dairy. Karena medium umum, mayoritas dari mikroorganisme yang tidak selektif (heterotrof) akan tumbuh, jadi akan banyak jenis mikroorgansime tumbuh dalam satu medium. Terbuat dari agar, ekstrak yeast atau ekstrak beef, pepton, dan natrium klorida. pH NA adalah 6,8 - 7,4.

Nutrient Agar
Sumber: Laporan kuliah
PS: Penomoran pada gambar adalah nomor dari bakteri-bakteri yang digunakan dalam penulisan laporan ketika saya masih mahasiswa. Untuk menghargai usaha kampus dalam menyediakan materi kuliah, mohon maaf saya tidak menyebutkan nama bakteri pada setiap nomor. 

B. Medium Khusus
Medium khusus artinya tidak semua jenis mikroorganisme akan tumbuh pada medium ini. Medium khusus dibuat sebagai medium selektif atau medium diferensial:

Medium Selektif. 
Medium yang mengandung komponen penghambat pertumbuhan mikroorganisme tertentu, jadi hanya ditumbuhi oleh satu atau lebih jenis mikroorganisme tertentu dan mematikan yang lain Contoh: De Man-Rogosa Sharpe Agar

De Man-Rogosa Sharpe Agar (MRS)
Medium berwarna coklat (clear brown) untuk menumbuhkan bakteri asam laktat seperti Lactobacillus sp. Leuconostoc sp. Pediococcus sp. MRS mengandung pepton, beef extract, yeast extract, dekstrosa, Tween 80, ammonium sitrat, magnesium sulfat, mangan sulfat, dikalium fosfat, dan natrium asetat.

Ammonium sitrat dan natrium asetat menghalangi pertumbuhan molds dan mikroorganisme lainnya, kecuali bakteri asam laktat. Tween 80, magnesium sulfat, dan mangan sulfat digunakan untuk mendukung pertumbuhan. Dikalium fosfat dan natrium asetat digunakan sebagai buffer, menjaga nilai pH tetap rendah. pH 6 - 7,5.

De-Man Rogosa Sharpe Agar
Sumber: Laporan kuliah
PS: Penomoran pada gambar adalah nomor dari bakteri-bakteri yang digunakan dalam penulisan laporan ketika saya masih mahasiswa. Untuk menghargai usaha kampus dalam menyediakan materi kuliah, mohon maaf saya tidak menyebutkan nama bakteri pada setiap nomor. 
Medium Diferensial 
Medium yang digunakan untuk membedakan satu mikroba dengan mikroba lainnya. Contoh: MacConkey Agar dan Eosin Metilen Blue Agar. 

MacConkey Agar
Medium diferensial untuk membedakan Gram-negatif dengan Gram-positif. EMBA juga membedakan antar Gram-negatif berdasarkan kemampuan fermentasi. Mengandung lima bahan utama yaitu garam empedu, kristal violet, karbohidrat laktosa, neutral pH red indicator, dan pepton. pH 6.9 - 7.3. Kita jabarkan satu-satu: 
MacConkey Agar
Sumber: Laporan kuliah
PS: Penomoran pada gambar adalah nomor dari bakteri-bakteri yang digunakan dalam penulisan laporan ketika saya masih mahasiswa. Untuk menghargai usaha kampus dalam menyediakan materi kuliah, mohon maaf saya tidak menyebutkan nama bakteri pada setiap nomor. 
  1. Garam empedu berperan menghambat pertumbuhan bakteri Gram-positif.
  2. Kristal violet berperan menghambat pertumbuhan bakteri Gram-positif dan mendorong pertumbuhan Gram-negatif. 
  3. Karbohidrat laktosa berperan membedakan Gram-negatif dari kemampuan fermentasinya. 
  4. Neutral pH red indicator akan bereaksi dengan bakteri yang menghasilkan asam, mengubah warna bakteri menjadi merah muda. 
  5. Pepton, untuk nutrisi pertumbuhan mikroorganisme (tidak melihat dia Gram-negatif atau positif)
Bisa saja warna yang dihasilkan tidak benar-benar merah muda. Ada tiga jenis warna yang dapat dihasilkan yaitu hot pink, rose, tan. 
  • Hot pink, bakteri Gram-negatif yang dapat melakukan fermentasi, menghasilkan asam dan menurunkan pH indikator di bawah netral. 
  • Rose, bakteri Gram-negatif dapat melakukan fermentasi tetapi menghasilkan asam lemah sehingga pH masih agak netral. 
  • Tan, bakteri Gram-negatif tetapi tidak dapat melakukan fermentasi. Bakteri ini akan menggunakan pepton dan menghasilkan ammonia yang menaikkan pH indikator sehingga seharusnya tidak berwarna, tetapi beberapa kasus bisa saja berwarna coklat atau emas. 
Intermezo: Sekarang coba jawab pertanyaan berikut 
Apa yang akan terjadi pada bakteri (1) Enterobacter aerogenes, (2) Eschericia coli, (3) Staphylococcus epidermidis, dan (4) Salmonella sp. ketika ditumbuhkan pada mediun MacConkey Agar? Dijawab di kolom komentar ya. 

Psst... lupa perbedaan Gram-negatif dan positif? Baca juga Pewarnaan Bakteri #1: Gram Stain/ Pewarnaan Gram

Eosin Metilen Blue Agar
Medium yang termasuk medium selektif dan diferensial. Medium ini menumbuhkan bakteri Gram-negatif (selektif) dan membedakannya berdasarkan kemampuan fermentasi laktosa (diferensial). Selain mengandung agar, EMBA juga menggunakan tiga bahan: 
EMBA
Sumber: Laporan kuliah
PS: Penomoran pada gambar adalah nomor dari bakteri-bakteri yang digunakan dalam penulisan laporan ketika saya masih mahasiswa. Untuk menghargai usaha kampus dalam menyediakan materi kuliah, mohon maaf saya tidak menyebutkan nama bakteri pada setiap nomor. 
  1. Eosin dan Metilen biru (pH indikator), berperan menahan pertumbuhan bakteri Gram-positif dan meningkatkan pertumbuhan bakteri Gram-negatif. Dua bahan ini akan bereaksi dengan produk asam yang dihasilkan dari fermentasi bakteri menyebabkan pewarnaan. 
  2. Karbohidrat laktosa, bahan yang membedakan bakteri Gram-negatif dari kemampuan melakukan fermentasi laktosa. Selain laktosa, sukrosa juga dapat digunakan (khusus untuk bakteri Enterobacterai dan Coliform).
  3. Pepton, untuk nutrisi pertumbuhan mikroorganisme (tidak melihat dia Gram-negatif atau positif).
Warna apa saja yang dapat muncul di permukaan medium ini? 
  • Hijau metalik, jika bakteri yang dihasilkan adalah fermentor kuat laktosa sehingga menghasilkan asam yang kuat dan mengendapkan zat pewarna di atas permukaan agar. 
  • Ungu untuk bakteri Gram-negatif yang tidak melakukan fermentasi laktosa. 
  • Merah muda jika bakteri Gram-negatif dengan kerja fermentasi laktosa yang lambat. 
  • Tidak ada, tidak ada setitik pun bakteri, sudah pasti Gram-positif. 
Intermezo (lagi): Sekarang coba jawab pertanyaan berikut 
Apa yang akan terjadi pada bakteri (1) Enterobacter aerogenes, (2) Eschericia coli, (3) Pseudomonas aeruginosa, dan (4) Staphylococcus aureus ketika ditumbuhkan pada mediun EMBA? Dijawab di kolom komentar juga ya. 

Pelabelan Petri Dish 
Coba lihat kembali foto dari setiap medium tadi. Mereka memiliki kesamaan kan? Ada garis kecil sekitar 1 cm di sebelah medium, baik dalam bentuk ketikan atau stiker label putih. Garis kecil tersebut membantu peneliti memperkirakan diameter koloni mikroorganisme pada gambar. Garis ini (beserta dengan tulisan 1 cm) wajib ditulis untuk setiap gambar medium. Format yang paling tepat adalah gambar medium NA. 

Jenis Medium Lainnya 
Ada banyak jenis medium yang digunakan. Beberapa contoh:
Medium
Komposisi
Kegunaan
Brain Heart Infusion Agar
Asam amino (dari jantung sapi/babi, otak anak sapi), garam, disodium phosphate, glukosa
Medium untuk mikroorganisme fastidious (mikroorganisme dengan kebutuhan nutrisi kompleks atau khusus)

Streptococci
Pneumococci
Meningococci
Blood Agar
Nutrient agar, 5 % darah domba atau manusia
Kultur untuk mikroorganisme fastidious
Chocolate Agar
Bukan coklat. Ini medium blood agar yang dipanaskan

Tidak menunjukkan data hemolisis, perlu metode differensiasi lain untuk Haemophilus
Cultur Haemophilus influenzae dan Neisseria
LB (Luria Bertani) Agar
tryptone, yeast extract, sodium chloride, agar
Medium umum untuk penelitian mikrobiologi (Escherichia coli)
Miller’s LB Agar
Tryptone, sodium chloride, yeast extract
Seperti LB hanya berbeda proposi (Escherichia coli)
Neomycin Agar
Contoh dari medium Lombard-Dowell:
Disodium hidrogen phosphate
Glukosa, neomycin sulfat, LD agar, emulsi kuning telur
Medium berantibiotik digunakan untuk menumbuhkan bakteri anaerob.

Menahan pertumbuhan Gram-negatif Bacilli dan Staphylococci, memperbolehkan penumbuhan Streptococcus.
Saboraud Agar
Dekstrosa, peptone, antiobiotik (penicillin dan streptomycin), agar
Fungi (pH asam)
Gram-negatif tidak tumbuh
Thayer-Martin Agar
Mueller-Hintin agar dengan 5% darah domba yang dipanaskan dan antibiotik (vancomycin, polymyxin, nystatin)
Neisseria gonorrhoeae  Neisseria meningitidis
Tryptic Soy Agar
Kasein, kacang kedelai, sodium chloride
Menumbuhkan banyak jenis mikroorganisme. Untuk pengamatan morfologi mikroorganisme.
Xylose lysine deoxychocolate (XLD) Agar
Laktosa, sukrosa, sodium thiosulfate, L-lysine, sodium chloride, xylose, yeast extract, sodium deoxycholate, ferric ammonium citrate, phenol red
Untuk kultur dari sampel feces (contoh Salmonella sp. dan Shigella sp.)

Gram-negatif dengan warna kuning untuk bakteri yang memfermentasi laktosa.
Deoxycholate Citrate Agar
Nutrient agar, sodium deoxcholate, sodium citrate, lactose, neutral red
Kultur Shigella spp. dan Salmonella spp.
Thiosulfate Citrate Bile Salt Sucrose Agar
Thiosulfate, citrate, bile salt, sukrosa, brmothymol blue, thymol blue
Kultur Vibrio cholerae
Loeffler’s Serum Slope
Nutrient broh, glukosa, serum kuda
Kultur Corynebacterium diptheriae
Lowenstein-Jensen Medium
Telur ayam terkoagulasi, larutan garam mineral, asparagine, dan malachite green
Kultur Mycobacterium tuberculosis

Medium Berdasarkan Jumlah Agar yang Digunakan
Jumlah agar menentukan wujud medium. Semakin tinggi agar yang digunakan, medium akan semakin padat. Berdasarkan agar yang digunakan, medium dapat dibagi menjadi: 

Cair/ Broth (agar 0%), untuk propagasi mikroorganisme dalam jumlah yang besar terutama pada penelitian fermentasi dan uji biokimia. Medium ini tidak menunjukan morfologi koloni. 

Semisolid (agar 0,5%), digunakan untuk menentukan motilitas bakteri dan mendorong pertumbuhan bakteri mikroaerofilik. 

Solid (agar 1,5%), medium digunakan untuk pertumbuhan mikroorganisme di suatu permukaan. Cara ini digunakan untuk mengamati morfologi koloni kultur murni, menyimpan kultur, dan mengamati reaksi tertentu. Ada dua wadah yang dapat digunakan tabung kultur dan Petri dish: 

sumber: learning.uonbi.ac.ke
Agar miring (Agar slant), agar dituang ke dalam tabung miring sehingga membentuk permukaan tempat bakteri bertumbuh. Cara ini digunakan untuk melihat morfologi bakteri dan karena disimpan dalam tabung, memudahkan penyimpanan dan transpor. Jika memerlukan permukaan yang lebih luas, agar plate lebih dipilih daripada agar miring. 

Agar tegak (Agar deep tube), tidak hanya untuk medium solid, bisa juga untuk medium semi-solid. Cara ini digunakan untuk mengamati motilitas (dengan menusukan bakteri ke dalam tabung) dan menumbuhkan mikroorgansime yang hanya memerlukan sedikit oksigen. 

Agar plate (Agar plate), digunakan untuk mengamati morfologi koloni dan menumbuhkan mikroorganisme. Dengan agar plate, kita juga dapat melakukan tiga cara plating (streaking, spreading, dan pouring - akan dibahas pada artikel selanjutnya).

Semoga membantu :)
Lihat lagi artikel mengenai bioteknologi (klik judul)

PS: Terima kasih sudah membaca. Jika mengambil informasi dari sini, mohon memberikan kredit (daftar pustaka) baik untuk referensi artikel dan alamat blog saya. 

Special thanks:
D. Adrian
D. Juvi
E. Hartosuwignyo
J. Sumitaro
M. N. Setiadi

Referensi:
Materi Kuliah Lab Mikrobiologi, Jurusan Bioteknologi Batch 2014 


Atlas, R. 2004. Handbook if Microbiological Media Third Edition. Boca Raton: CRC Press.

University of Nairobi. 2019. Culture Methods. Retrieved from Multimedia Portal University of Nairobi: https://learning.uonbi.ac.ke/courses/SBT202/scormPackages/path_2/13_culture_methods.html (4 Februari 2020).

Liu, S. & Usinger, L. 2005. An Introduction to Agar. Retrieved from Science Buddies: https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/references/grow-microbes-agar (2 Februari 2020).
Tags :

No comments:

Subscribe to: Post Comments ( Atom )
Powered by Blogger.