Mikrobiologi terdiri dari kata mikros-bios-logia (λογία). Mikros berarti berukuran kecil. Sehingga mikrobio berarti makhluk hidup berukuran kecil dan logos yang berarti ilmu. Sehingga definisi Mikrobiologi adalah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari tentang mikroorganisme, yakni, organisme berukuran kecil.
Organisme berukuran mikro diantaranya virus, bakteri, dan cendawan, kelompok ini disebut juga dengan mikrob. Karena ukurannya yang sangat kecil. Mikroorganisme hanya dapat dilihat dengan menggunakan bantuan alat mikroskop atau kaca pembesar.
Baca Juga: 17 Manfaat Bakteri Probiotik Bagi Kesehatan Manusia
Kemajuan ilmu mikrobiologi telah berkembang pesat dalam 150 tahun terakhir. Tak terlepas dari alat bantu mikroskop, mikrobiologi mulai dipelajari sejak ditemukannya mikroskop oleh Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723). Perkembangan mikroskop telah berperan banyak dalam perkembangan ilmu mikrobiologi. Perkembangan Ilmu mikrobiologi ini menjadikan peranannya sangat dibutuhkan pada banyak bidang, diantaranya; kesehatan, pertanian, pangan, lingkungan, industri, air, dan beberapa bidang lain.
Cabang-cabang Ilmu Mikrobiologi
Mikrobiologi mencakup bidang ilmu yang sangat luas. Oleh karena itu, bidang ilmu ini dibagi lagi menjadi beberapa cabang-cabang ilmu lain yang lebih spesifik. Pada tabel di bawah ini, Kami rangkumkan cabang-cabang utama ilmu mikrobiologi dan fokus kajian di dalamnya.
| Cabang ilmu mikrobiologi | Fokus kajian yang dipelajari |
| Mikrobiologi tanah/pertanian | Keanekaragaman mikroba dan prosesnya di tanah |
| Mikrobiologi perairan | Proses mikroba dalam air dan air limbah |
| Bioteknologi | Produksi produk bernilai tinggi oleh mikroorganisme hasil rekayasa genetika |
| Genomic | Pengurutan dan analisis genom |
| Imunologi | Respon imunitas manusia/hewan terhadap serangan mikroorganisme |
| Mikrobiologi industri | Antibiotik dan bahan kimia komoditas hasil bioteknologi mikrob |
| Mikrobiologi kesehatan | Mempelajari sifat dan pengendalian penyakit menular |
| Biokimia Mikroba | Enzim, reaksi kimia dalam sel, biologi struktural |
| Ekologi Mikroba | Keanekaragaman dan aktivitas mikroba di habitat alami, biogeokimia |
| Genetika mikroba | Gen, pewarisan dan variasi genetic |
| Fisiologi mikroba | Nutrisi, metabolisme dan bioenergi |
| Sistematika mikroba | Klasifikasi, taksonomi dan penamaan mikroorganisme |
| Biologi molekuler | Asam nukleat dan protein, pemrosesan informasi genetik |
| Virologi | Virus dan partikel sub-virus |
Peranan Mikrobiologi di Kehidupan Manusia
Sebagian kecil mikroba memberikan dampak buruk pada tanaman, hewan bahkan manusia. Namun, mikroba juga menyediakan banyak manfaat seperti pada produksi makanan fermentasi, pengolahan air, produksi antibiotik dan lainnya.
Berikut beberapa aplikasi mikrobiologi dalam berbagai bidang ilmu dan kehidupan manusia:
Peranan Mikrobiologi di Bidang Pangan
Mikroorganisme dapat memberikan manfaat/menguntungkan dan juga dapat merugikan pada keadaan tertentu. Tidak hanya dalam produksi makanan, mikroba juga memiliki peran dalam aspek pengolahan, pengawetan makanan dan fermentasi. Salah satu mikrob yang sering dimanfaatkan dalam bidang pangan yaitu ragi. Ragi adalah katalis utama dalam produksi makanan seperti roti dan minuman beralkohol.
Fermentasi ragi menghasilkan dua buah molekul etanol dan karbon dioksida dari pemecahan glukosa. Kedua produk tersebut merupakan senyawa yang memberikan tampilan berbuih dan aroma khas pada roti dan minuman beralkohol. Karbon dioksida yang dihasilkan dari metabolisme karbohidrat oleh ragi berfungsi sebagai pengembang alami pada adonan roti. Sedangkan etanol memberikan rasa khas yang menyengat pada minuman beralkohol.
Selain roti, keju juga merupakan produk yang melibatkan mikroba dalam proses pembuatannya. Sebagai contoh, Lactobacillus Bulgaricus menghasilkan komponen-komponen utama dalam pembuatan keju Swiss yaitu asam propionat dan CO2, yang menciptakan karakteristik dan rasa khas pada keju yang diperam.
Produk makanan lainnya yang memanfaatkan mikroorganisme yaitu:
| Produk makanan | Bahan Baku | Mikroorganisme yang berperan |
| Yoghurt | Susu | Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus |
| Mentega | Susu | Streptococcus lactis |
| Terasi | Ikan | Lactobacillus sp |
| Asinan buah-buahan | Buah-buahan | Lactobacillus sp |
| Sosis | Daging | Pediococcus cerevisiae |
| Kefir | Susu | Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus lactis |
| tempe | kedelai | Aspergillus sp. |
| Nata de coco | Air Kelapa | Acetobacter xylinum |
Peranan Mikrobiologi di Bidang Kesehatan
Mikrobiologi kesehatan merupakan cabang ilmu yang berkaitan dengan diagnosis penyakit, pencegahan dan pengobatan penyakit yang disebabkan oleh berbagai jenis agen infeksi. Bidang ini juga berkaitan dengan sejumlah bidang lainnya termasuk virologi, bakteriologi, imunologi, dan germikrobiologi. Beberapa contoh penerapan mikrobiologi dalam bidang kesehatan yaitu produksi antibiotik, vaksin, bahkan hormon.
Antibiotik merupakan suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada disekitarnya. Antibiotik dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara fermentasi. Sebagai contoh yaitu proses fermentasi penisilin, didahului oleh tahapan seleksi strain Penicillium chrysogenum pada media agar dan perbanyakan.
Penicillium chrysogenum yang dihasilkan dapat mencapai konversi yield maksimum sebesar 13 – 29 %. Hasil tersebut difermentasi ke dalam fermentor pada suasana asam (pH 5,5). Selama proses fermentasi berlangsung dilakukan pengadukan, sementara udara steril dikeluarkan ke dalam fermentor.
Temperatur operasi dijaga konstan selama fermentasi penisilin berlangsung dengan cara mensirkulasikan air pendingin. Kapang aerobik dibiarkan tumbuh selama 5 – 6 hari saat gas CO2 mulai terbentuk. Ketika penisilin ini dihasilkan jumlahnya telah maksimum, maka cairan hasil fermentasi tersebut didinginkan hingga 28 oF (2oC), dan dimasukkan kedalam rotari vacuumcum filter untuk memisahkan miselium dan penisilin.
Miselium akan dibuang, sehingga diperoleh filtrat berupa cairan jernih yang mengandung penisilin. Tahap ekstraksi dan Kristalisasi dilakukan untuk mendapatkan penisilin yang siap dikonsumsi. Jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum mengeluarkan zat penisilin yang dapat mematikan bakteri yang hidup disekitarnya. Karena kemampuannya zat penisilin dibuat sebagai antibiotik.
Peranan Mikrobiologi dalam Bidang Industri
Dalam bidang mikrobiologi industri mikroorganisme dimanfaatkan untuk menciptakan produk industri dalam jumlah besar dan memiliki nilai ekonomi dan bermanfaat. Pada mulanya mikrobiologi industri dimulai dengan proses fermentasi alkohol, seperti pada pembuatan bir dan anggur. Setelah bioteknologi dan mikrobiologi berkembang, mikrobiologi industri muncul sebagai solusi permintaan jenis dan kuantitas senyawa hasil produksi mikrob.
Mikrobiologi industri adalah bidang ilmu yang fokus kajiannya memformulasi metode produksi produk bioteknologi. Tujuannya, agar produk-produk tersebut dapat diproduksi dengan efisien. Beberapa produk bioteknologi yang dibahas produksinya dalam mikrobiologi industri antara lain: Bahan farmasi seperti antibiotik, produksi makanan tambahan seperti asam amino, serta produksi enzim, dan produksi industri kimia seperti butanol dan asam sitrat.
Peranan Mikrobiologi dalam Bioteknologi dan Rekayasa Genetika
Bioteknologi merupakan ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip biologi yang memanfaatkan organisme hidup untuk meningkatkan potensi makhluk agar menghasilkan produk dan jasa yang bermanfaat. Penerapan bioteknologi biasanya menggunakan mikroorganisme. Mikroorganisme memiliki peranan yang sangat penting dalam pengembangan bioteknologi di berbagai bidang kehidupan.
Bioteknologi memiliki peran yang signifikan dalam dunia rekayasa genetika mikroba. Bio-Technology menggunakan makhluk hidup terutama sel dan bakteri untuk produksi berbagai produk untuk kepentingan manusia. Dalam bidang Ini terdapat kombinasi dari berbagai teknologi yang diterapkan bersama-sama pada sel-sel hidup, tidak hanya biologi, tetapi juga kolaborasi subjek lain seperti matematika, fisika, kimia dan teknik. Ilmu Bioteknologi memungkinkan rekayasa dan modifikasi struktur genetik pada berbagai organisme, termasuk mikroba. Tujuannya adalah untuk mendapatkan produk yang bermanfaat dengan cara mengedit gen organisme tertentu.
DNA rekombinan merupakan salah satu contoh dari pengaplikasian bidang ini. DNA rekombinan / rekombinasi genetik merupakan produk luar biasa dari rekayasa genetika, yaitu membuat dan memanipulasi bahan genetik secara in vitro. Sejumlah besar enzim restriksi / restriksi endonuklease telah diperoleh dari berbagai mikroorganisme yang dapat memotong atau membelah DNA beruntai ganda dengan meninggalkan ujung yang terhubung.
Peranan Mikrobiologi dalam Bidang Lain
- Mikrobiologi Pertanian – merupakan penggunaan Mikroba untuk tujuan kemudahan dan pemecahan masalah di bidang pertanian. memanfaatkan mikroba untuk meningkatkan produksi pertanian baik kuantitas maupun kualitas. Contoh Pemanfaatan mikroba dalam produksi pertanian yaitu Pemeliharaan kesehatan dan peningkatan kesuburan tanah dengan memanfaatkan mikroba yang berperan dalam siklus Nitrogen (mikroba penambat nitrogen, mikroba amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi), Fosfor (mikroba pelarut fosfat), Sulfur (Mikroba pengoksidasi sulfur), dan Logam-logam (Fe, Cu, Mn, dan Al), dan mempercepat pertumbuhan tanaman dengan memanfaatkan mikrob penghasil fitohormon.
Pustaka
Sattley, W Matthew and Madigan, Michael T (August 2015) Microbiology. In: eLS. John Wiley & Sons, Ltd: Chichester. DOI: 10.1002/9780470015902.a0000459.pub2Links
Naz Zahra. (November 2015) Introduction to Biotechnology. DOI: 10.13140/RG.2.1.3517.8968
Satu pemikiran pada “Mikrobiologi: Cabang Ilmu dan Peranan Mikrobiologi”