Pertumbuhan bakteri

Bakteri menunjukkan keragaman yang besar dalam aktivitas metabolisme, tetapi semuanya memiliki struktur seluler dan mekanisme reproduksi yang serupa dan diklasifikasikan sebagai organisme prokariot. Berbagai genus bakteri ada keterkaitan secara silsilah. Namun demikian, melalui evolusi, struktural dan fisologikal yang substansial mengalami perkembangan yang berbeda. Pada sel Gram-positif bentuk murein polisakarida lebih dari 30 lapisan molekular, sedang dalam sel Gram-negatif hanya memiliki lapisan murein tunggal sedang polisakarida dan lipoprotein merupakan komponen utama dinding selnya. Prokariot juga tidak memiliki membran inti atau organel-organel intraseluler lainnya.

Bakteri umumnya melakukan proses reproduksi dengan cara pembelahan biner menghasilkan dua sel anakan dengan ukuran sama. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri disebut waktu generasi. Waktu generasi tidak selalu tetap tetapi tergantung pada faktor-faktor dalam medium, spesies dan umur bakteri. Sel yang tumbuh akan berkembang ukurannya. Selama tumbuh, komponen-komponen sel seperti protein, RNA dan sebagainya akan bertambah sampai siap membelah. Pembelahan sel diawali dengan pertumbuhan dinding sel ke arah dalam membentuk septa. Proses pemisahan dengan membelah sekat sehingga terbentuk dua sel anakan.

Ada perbedaan antara bakteri Gram-positif dan Gram-negatif dalam pembelahan. Bakteri Gram-positif mensintesis dinding sel baru dalam zona equatorial sepanjang axis sedang bakteri Gram-negatif mensintesis dinding sel dengan interkolasi sepanjang dinding utuh. Pemisahan yang tidak sempurna dari septa akan menghasilkan bentuk rantai seperti yang terjadi pada Streptococci. Kehilangan kemampuan membelah septa ini juga dapat membuat struktur sel yang memanjang pada bakteri.

Konsentrasi komponen-komponen sel seperti RNA, enzim, metabolit-metabolit, dan sebagainya pada masing-masing sel anakan akan sama dengan sel induknya. Namun demikian, dalam perkembangannya akan dipengaruhi oleh lingkungan sehingga dimungkinkan terjadi perbedaan. Beberapa bakteri terutama dari familia Bacilliaceae dan beberapa bakteri menggelincir mampu membentuk spora untuk pertahanan hidupnya.

Pengukuran pertumbuhan atau perbanyakan bakteri dapat dilakukan dengan mengukur pertambahan berat (berat kering) bakteri atau perhitungan jumlah bakteri.

Pengukuran berdasar berat kering biasanya digunakan untuk penentuan jumlah jamur benang misalnya dalam industri mikrobiologi. Kenaikan berat kering suatu mikroorganisme berarti juga kenaikan sintesis dan volume sel yang dapat dipakai untuk menentukan jumlah mikroorganisme. Cara lainnya adalah dengan menggunakan sentrifus, 10 ml biakan cair mikroorganisme disentrifus dengan menggunakan sentrifus yang biasa digunakan untuk menentukan jumlah butir-butir darah. Supaya hasilnya dapat dipertanggungjawabkan maka kecepatan dan waktu sentrifus harus diperhatikan. Setelah diketahui volume mikroorganisme keseluruhan maka dapat dipakai untuk menentukan jumlah sel-sel mikroorganisme tiap ml, yaitu dengan membagi volume mikroorganisme keseluruhan dengan volume rata-rata sel mikroorganisme.

Penentuan dengan menggunakan jumlah mikroorganisme biasanya dengan cara menghitung jumlah koloni yang hidup dalam suatu medium. Berdasar atas jumlah koloni dan faktor pengencerannya maka dapat dihitung jumlah bakterinya (Cara yang lebih jelas dapat dilihat pada petunjuk praktikum).

Analisis pertumbuhan mikroorganisme merupakan aspek yang penting dalam mikrobiologi pada umumnya. Monod adalah orang yang pertama kali menyampaikan dasar-dasar dinamika pertumbuhan mikroorganisme, dan ini dikaitkan dengan dasar-dasar metodologi dalam mikrobiologi. Pada kultur murni menunjukkan bahwa komposisi dasar makromolekul pada organisme tergantung pada laju pertumbuhannya dan kondisi alami tempat tumbuh terutama pengaruh dari keterbatasan substrat. Banyak mikroorganisme memperlihatkan kondisi fenotipnya sebagai respon dari kondisi lingkungan yang berbeda di mana dalam beberapa kasus terjadi perbedaan morfologi yang nyata. Mikroorganisme dapat memiliki lebih dari satu jalur metabolisme di mana pengoperasiannya tergantung pada kondisi pertumbuhannya. Sebagai contoh: Klebsiella pneumoniae.

Bioetanol

Bioetanol adalah bahan bakar yang dihasilkan memalui proses fermentasi, meskipun dapat dihasilkan secara kimia melalui rekasi etilen dengan uap air. Sumber utama yang dibutuhkan adalah gula yang berasal dari tanaman. Tanaman yang dapat digunakan untuk sumber energy ini antara lain jagung, singkong, gandum, sorgum, tebu dan sebagainya. Selain hasil dari tanaman dapat pula dipergunakan limbah seperti: jerami, serbuk gergaji, molase, limbah rumah tangga dan sebagainya.

Etanol atau etil alcohol (C₂H₅OH) adlah cairan jernih tidak berwarna, mudah dirombak, daya toksiknya rendah dan hanya sedikit mengakibatkan pencemaran lingkungan. Jika etanol dibakar akan menghasilkan karbon dioksida dan air. Etanol memiliki oktan yang tinggi sehingga dapat menggantikan timbal sebagai peningkat oktan pada bensin. Dengan mencampur etanol dan bensin maka akan terjadi oksigenasi pada campuran bahan bakar dan menjadikan pembakaran lebih sempurna sehingga mengurangi emisi polusi. Campuran etanol dengan bensin telah lama dijual di Amerika serikat dengan campuran umumnya mengandung 10 % etanol atau yang disebut E10. Indonesia baru mengenalkan bio-premium yang mengandung etanol 5 %.

Bio-etanol memiliki sejumlah keuntungan dibandingkan bahan bakar konvensional. Etanol menggunakan bahan baku yang dapat diperbaharuiseperti tanaman dan tanaman tersebut dapat dari tanaman local. Bioetanol memiliki cemaran lebih rendah daripada bahan bakar konvensional. Bio-etanol juga dapat meningkatkan perekonomian pedesaan melalui pola kemitraan yaitu masyarakat menyediakan bahan baku berupa hasil tanaman dan pengusaha atau pemerintah mengolahnya menjadi bio-etanol. Bio-etanol mudah dirombak dan tidak setoksik bensin serta dapat memperpanjang umur mesin dan mengurangi produksi karbon monoksida.

Produksi Bioetanol

Etanol dapat dihasilkan dari biomassa melalui proses hidrolisis dan fermentasi gula. Limbah biomassa menandung campuran polimer karbohidrat yang kompleks dari dinding sel tanaman yang dikenal sebagai selulosa, hemisellosa dan lignin. Untuk menghasilkan gula dari biomassa, maka biomassa harus diberi perlakuan pendahuluan dengan asam atau enzim untuk mereduksi ukuran dan struktur polimernya.

Selulosa dan hemiselulosa adalah bagian yang harus dipecah (hidrolisis) oleh enzim atau larutan asam menjadi gula sukrosa yang kemudian difementasi menjadi etanol. Lignin yang juga terdapat dalam biomassa umumnya digunakan sebagai bahan bakar boiler pada produksi etanol. Terdapat tiga prinsip dalam ekstraksi gula dari biomasas yaitu: hidrolisis dengan asam pekat, hidrolisis dengan larutan asamdan hidrolisis enzimatik.