BERBAGAI PENEMUAN LOUIS PASTEUR

Mikrobiologi adalah sebuah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari mikroorganisme (organisme hidup yang ukurannya terlalu kecil untuk dapat dilihat dengan mata biasa) atau mikroba. Oleh karena itu obyek kajiannya biasanya adalah semua makhluk (hidup) yang perlu dilihat dengan mikroskop, khususnya bakteri, fungi, alga mikroskopik, protozoa, Archaea dan Virus. Virus dimasukkan dimasukan dalam obyek kajian walaupun sebenarnya ia tidak sepenuhnya dapat dianggap sebagai makhluk hidup. Mikrobiologi dimulai sejak ditemukannya mikroskop dan menjadi bidang yang sangat penting dalam biologi setelah Louis Pasteur dapat menjelaskan proses fermentasi anggur (wine) dan membuat serum rabies. 

Louis Pasteur (1822-1895) lahir di kota Dole tahun 1822 berasal bagian timur Perancis merupakan salah seorang ahli kimia dan mikrobiolog. Sebagai mahasiswa di Paris dia memperdalam ilmu pengetahuannya. Kegeniusannya belum tampak ketika dia masih menjadi mahasiswa bahkan salah seorang mahagurunya menganggap Pasteur "sedang-sedang" saja dalam ilmu kimia. Setelah dia meraih gelar Doktor di tahun 1847, Pasteur membuktikan ucapan profesornya keliru besar. Penyelidikannya tentang asam traktat  tartaric acid) pada kaca mengangkat derajatnya ke tingkat ahli kimia yang tersohor di saat umurnya baru dua puluh enam tahun.

Pasteur dalam laboratoriumnya

Louis Pasteur seorang ahli kimia yang menaruh perhatian pada mikroorganisme. Oleh karena itu ia tertarik pada industri minuman anggur dan perubahan-perubahan yang terjadi selama proses pembuatannya. Perhatiannya terhadap fermentasi inilah yang mendorongnya ikut berdebat tentang generatio spontanae. Fermentasi merupakan oksidasi anaerob karbohidrat oleh kerja ensim mikroorganisme. Fermentasi terjadi karena ensim, yakni zat yang dihasilkan sel hidup yang menyebabkan berlangsungnya reaksi-reaksi kimia tertentu. Sebagai contoh : sari buah apel (karbohidrat) jika dibiarkan akan meragi, menghasilkan alkohol dan asam. Pertanyaan yang timbul dalam proses tersebut: apakah alkohol dan asam tadi disebabkan oleh mikroorganisme yang ada dalam sari buah tersebut yang merombak karbohidrat atau sebaliknya mikroorganisme dalam sari buah itulah yang berasal dari proses peragian seperti yang dikemukakan oleh pendukung generatio spontanae?.

Secara tegas Louis Pasteur menentang konsepsi generatio spontanae dan mulai menyimak secara cermat karya-karya pendahulunya lalu melanjutkannya dengan berbagai percobaan untuk mendokumentasikan fakta bahwa mikroorganisme hanya dapat timbul dari mikroorganisme lain (biogenesis) Percobaan-percobaan Louis Pasteur dan pendukungnya memberikan sanggahan terakhir. Beliau mengadakan percobaan dengan merebus kaldu daging dalam botol yang mempunyai tutup dengan lubang berupa pipa melengkung. Tutup botol yang berupa pipa melengkung ini dikenal dengan pipa leher angsa. Kaldu kemudian direbus sampai benar-benar bebas dari kehidupan (disterilisasi). Hasil pengamatannya menunjukan bahwa kaldu daging tidak ditumbuhi mikroorganisme, meskipun sudah disimpan lama dan tetap berhubungan dengan udara luar lewat pipa leher angsa tersebut. Oleh karena itu, Louis Pasteur menyimpulkan bahwa mikroorganisme tidak timbul secara spontan dari kaldu daging.

Teori Fermentasi

Fermentasi telah dikenal dan dipraktekkan sejak ribuan tahun yang lalu tetapi tanpa disertai dengan pengetahuan tentang bagaimana proses fermentasi itu berlangsung. Perhatian terhadap segi ilmiah dari proses fermentasi dimulai sejak publikasi Louis Pasteur pada tahun 1858, yaitu mengetahui fermentasi asam laktat. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan khususnya mikrobiologi dan biokimia, maka dewasa ini istilah fermentasi telah mempunyai pengertian yang lebih luas.

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal. Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.

Louis Pasteur adalah seorang berhasil menyanggah teori generatio spontanae, ia menjadi lebih tertarik pada kegiatan biologi mikroorganisme dan mencurahkan sebagian besar waktunya untuk biologi mikroorganisme. Salah satu tugas pertama di bidang biologi mikroorganisme ini adalah memecahkan masalah yang dialami industri alkohol yang kadang-kadang menghasilkan asam laktat.

Pada tahun 1850-an pasteur memecahkan masalah yang timbul dalam industri anggur. Dari hasil penelitian Louis Pasteur ternyata diperoleh jawaban bahwa dalam proses fermentasi tersebut terlibat lebih dari satu mikroorganisme. Produksi alkohol karena aktivitas khamir (Saccharomyces cerevisiae) dan produksi asam laktat yang tidak diinginkan pada industri minuman ini berasal dari aktivitas bakteri berbentuk batang. Pengamatan ini juga diikuti pengamatan lain yang akhirnya dapat mebuktikan juga bahwa fermentasi berlangsung tanpa membutuhkan oksigen bebas, setiap jenis mikroorganisme mampu mengubah karbohidrat menjadi produk akhir. Saccharomyces cerevisiae mampu mengubah gula menjadi alkohol, bakteri tertentu mengubah gula menjadi asam laktat dan bakteri yang lainnya mungkin mengubahnya menjadi asam butiran dan seterusnya.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C₆H₁₂O₆) yang merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C₂H₅OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

Persamaan Reaksi Kimia

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ/mol)

Dijabarkan sebagai

Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Co₂ + Energi (ATP)

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan.

Louis Pasteur juga orang pertama yang menggunakan istilah aerob dan anaerob. Proses aerob berarti proses yang memerlukan oksigen bebas, sedangkan proses anaerob berarti proses yang tidak memerlukan oksigen bebas. Bakteri asam laktat yang tidak dikehendaki dalam proses fermentasi pembuatan minuman beralkohol tersebut disebut mikroorganisme atau bakteri kontaminan, sedangkan proses terikutnya mikroorganisme yang tidak dikehendaki ke dalam benda atau alat disebut kontaminasi.

Pasteurisasi

Hasil penelitian Louis Pasteur dalam meneliti anggur yang baik dan anggur yang kurang bagus Pasteur menemukan bahwa mikroorganisma yang berbeda. Mikroorganisme tertentu mendominasi anggur yang bagus sementara tipe yang lain mendominasi anggur yang kurang bagus. Dia menyimpulkan bahwa pemilihan mikroorganisma yang sesuai akan menghasilkan produk yang bagus. Untuk itu dia memusnahkan mikroba yang telah ada dalam sari buah anggur dengan cara memanaskannya. Setelah dingin ke dalam sari buah tersebut diinokulasi dengan anggur yang berkualitas baik yang mengandung mikroorganisma yang diinginkan. Hasilnya menunjukkan bahwa anggur yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik dan tidak mengalami perubahan aroma selama disimpan jika sebelumnya dipanasi dulu selama beberapa menit pada 50 – 60 ºC. Proses ini dikenal dengan pasteurisasi yang digunakan secara luas di bidang industri makanan. Sebelumnya orang meningkatkan produk fermentasi melalui trial and error dimana sebelumnya tidak tahu bahwa kualitas produk tergantung pada mikroorganisme tertentu.

Membantu Industri Sutra

Setelah sukses dengan fermentasinya, Pasteur kemudian diundang untuk meneliti penyakit ulat sutra yang merugikan industri Perancis. Pasteur membantu kelompok petani Prancis lain ketika industri sutra menghadapi krisis karena telur-telur ulat sutra terjangkit penyakit. Dia menghabiskan waktu 6 tahun untuk membuktikan bahwa mikrroorganisma yang disebut dengan protozoa yang dapat menyebabkan penyakit.Dia menunjukkan kepada para petani cara penggunaan mikroskop untuk mendeteksi telur-telur yang sakit. Telur-telur ini kemudian dimusnahkan sehingga tidak ada lagi penyakit di dalam pesemaian ulat sutra. Para petani sangat berterima kasih kepada Pasteur karena mata pencaharian mereka terselamatkan.

Sambil menyelesaikan masalah praktis ini, Pasteur terus berpikir untuk meletakkan dasar bagi teorinya yang berikut, yaitu gagasan bahwa banyak penyakit hewan dan manusia disebabkan kuman (mikroba yang berbahaya) yang masuk dan berkembang biak di dalam tubuh.

Teori Kuman

Teori kuman Pasteur disambut hangat oleh ahli bedah Inggris ternama, Joseph Lister. Lister mulai memakai metode bedah antiseptik tahun 1865. Dia menggunakan asam karbol untuk mencuci tangan, peralatan, dan pembalut yang dipakai dalam pembedahan. Dia juga menyemprot udara dalam ruangan dengan asam karbol untuk membunuh kuman-kuman di udara. Asam ini cukup kuat untuk membunuh kuman, tapi tidak merusak badan. Sebelum prosedur ini dipakai, kuman berkembang biak di dalam luka, dan menyebabkan banyak pasien bedah meninggal. Dalam surat kepada Pasteur pada Februari 1874, Lister menyampaikan, "terima kasih karena hasil penelitian Anda yang cemerlang telah membuktikan kebenaran teori kuman. Anda telah melengkapi saya dengan asas yang bisa menjadi dasar penerapan sistem antiseptik. Ilmu bedah sangat berhutang kepada Anda.

Imunisasi

Tahun 1880, Pasteur menggunakan teknik dari Konch untuk mengisolasi dan membiakkan bakteri yang menyebabkan kolera pada ayam. Untuk membuktikan penemuannya, Pasteur membuat demonstrasi dihadapan publik tentang percobaannya yang telah dilakukan berulang kali di laboratorium. Dia menginjeksikan biakkan bakteri kolera pada ayam sehat dan menunggunya sampai ayam tersebut menunjukkan gejala penyakit. Akan tetapi hasilnya membuat Pasteur mendapat malu karena ayamnya tetap hidup dan sehat. Pasteur kemudian mengevaluasi langkah-langkah yang menyebabkan demonstrasi tersebut gagal. Dia menemukan bahwa secara kebetulan dia menggunakan biakan tua seperti yang telah dilakukan sebelumnya, dan satu kelompok adalah ayam yang tidak pernah di inokulasi. Selanjutnya kedua kelompok ayam tersebut diinjeksi dengan biakan segar. Hasilnya, kelompok ayam yang kedua mati sedang kelompok ayam yang pertama tetap sehat.

Pertama hal ini membuatnya bingung, tetapi Pasteur segera menemukan jawabannya. Pasteur menemukan bahwa, bakteri jika dibiarkan tumbuh menjadi biakan tua menjadi avirulen yaitu kehilangan virulensinya atau kemampuan untuk menyebabkan penyakit. Tetapi bakteri avirulen ini masih dapat menstimulasikan sesuatu dalam tubuh host dan pada infeksi berikutnya manjadi imun atau tahan terhadap penyakit. Pasteur selanjutnya menerapkan prinsip imunisasi untuk mencegah anthrax. Pasteur menyebut bakteri yang telah avirulen tersebut engan vaccin dari bahasa latin vacca yang artinya sapi dan imunisasi dengan biakan tersebut dikenal dengan vaksinasi.

Nama Pasteur selanjutnya dikenal dimana-mana dan oleh banyak orang dianggap sebagai peneliti tentang mikroorganisma yang ajaib. Untuk itu ia diminta membuat vaccin pencegah hidrofobia atau rabies, penyakit yang ditularkan ke manusia melalui gigitan anjing, kucing, atau binatang yang terinfeksi lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

Djunaidi Mahbub. 1982. Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah.
PT. Dunia Pustaka Jaya. Jakarta.

J.H. Tiner, Louis Pasteur. 1990. Founder of Modern Medicine, Mott
Media.  Milford. Michigan.

Nunuk. 2003. Biologi. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Purnomo, Bambang. 2009. Bacaan Tambahan Kuliah Dasar-Dasar Mikrobiologi.

Widiningsih. 2011. http://tekpan.unimus.ac.id/index.php?option=comcontent&view=article&id=77: fermentasi  &catid=34:tugas-mahasiswa&Itemid=55. Dikses tanggal 4 Oktober 2011.