IDENTIFIKASI MIKROBA METODE PEWARNAAN GRAM
Mikroorganisme di muka bumi
sangat beragam macamnya, bahkan dengan ukuran yang berbeda-beda
dan jenis yang berbeda. Pengklasifikasian mikroorganisme akan sulit mendeteksi
mikroorganisme dalam lingkungan terbuka tanpa bantuan alat pembesar.
Oleh karena itu, dalam mengatasi hal tersebut maka dikembangkan suatu
teknik pewarnaan sel bakteri yang
merupakan salah satu cara yang paling utama dalam penelitian-penelitian
mikrobiologi proses pengidentifikasian
mikroorganisme, digunakan teknik pewarnaan dalam preparat yang nantinya akan
dilihat dengan mikroskop, barulah mikroorganisme dapat di lihat dan di
identifikasikan dengan melihat zat warna yang terserap olehmikroorganisme.
Pewarnaan mikroorganisme juga di gunakan untuk menunjukkan sebaran dan jenis bahan kimia berbagai komponen sel, sehingga
dapat membedakan golongan-golongan dari mikroorganisme. Tidak semua mikroorganisme
dapat menyerap zat warna yang sama, maka akan digunakan zat warna sesuai dengan
mikroorganisme yan g akan diidentifikasi. Teknik pewarnaan yang sering di
gunakan di antaranya adalah pewarnaan gram. Teknik yang digunakan dan tipe medium yang dipilih tergantung dari sifat
penelitian yang pertama menumbuhkan sel spesies tertentu, yang
mikroorganisme yang teramati
secara mikroskopik dan yang tambah dalam lingkungan alam yang terbukti sangat
sukar untuk tambah secara murni pada medium buatan. Prinsip dasar dari
pewarnaan ini adalah adanya ikatan ion antara komponen seluler dari bakteri
dengan senyawa aktif dari pewarnaan yang disebut kromogen. Terjadi ikatan ion
karena adanya muatan listrik baik pada komponen seluler maupun pada pewarnaan.
Berdasarkan adanya muatan ini maka dapat dibedakan pewarna asam dan pewarna
basa.
Pewarnaan Gram atau metode Gram
adalah salah satu teknik pewarnaan yang paling penting dan luas yang digunakan
untuk mengidentifikasi bakteri. Dalam proses ini, olesan bakteri yang sudah
terfiksasi dikenai larutan-larutan berikut : zat pewarna kristal violet,
larutan yodium, larutan alkohol (bahan pemucat), dan zat pewarna tandingannya
berupa zat warna safranin atau air fuchsin. Metode ini diberi nama berdasarkan
penemunya, ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853–1938)
yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1884 untuk
membedakan antara pneumokokus dan bakteri Klebsiella
pneumoniae. Bakteri yang terwarnai dengan metode ini dibagi menjadi dua
kelompok, yaitu bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif. Bakteri Gram
positif akan mempertahankan zat pewarna kristal violet dan karenanya akan
tampak berwarna ungu tua di bawah mikroskop. Bakteri gram negatif akan
kehilangan zat pewarna kristal violet setelah dicuci dengan alkohol, dan
sewaktu diberi zat pewarna tandingannya yaitu dengan zat pewarna air fuchsin
atau safranin akan tampak berwarna merah. Perbedaan warna ini disebabkan oleh
perbedaan dalam struktur kimiawi dinding selnya.
Teknik Pewarnaan bukan pekerjaan
yang sulit tapi perlu ketelitian dan kecermatan bekerja serta mengikuti aturan
dasar yang berlaku. Prinsip dasar dari pewarnaan ini adalah adanya ikatan ion
antara komponen seluler dari bakteri dengan senyawa aktif dari pewarnaan yang
disebut kromogen. Terjadi ikatan ion karena adanya muatan listrik baik pada
komponen seluler maupun pada pewarnaan. Berdasarkan adanya muatan ini maka
dapat dibedakan pewarna asam dan pewarna basa.
A.
Metode
pewarnaan gram
Pewarnaan Gram atau metode Gram disebut juga sebagai metode pewarnaan diferensial
karena menggunakan lebih dari satu macam zat warna. Proses
identifikasi mikroba metode pewarnaan gram menggunakan
olesan
bakteri yang sudah terfiksasi dikenai larutan-larutan berikut, zat pewarna
kristal violet, larutan yodium, larutan
alkohol (bahan pemucat), dan zat pewarna tandingannya berupa zat warna
safranin atau air fuchsin. Bakteri yang terwarnai dengan metode ini dibagi
menjadi dua kelompok, yaitu bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif.
Bakteri Gram positif akan mempertahankan zat pewarna kristal violet dan
karenanya akan tampak berwarna ungu tua di bawah mikroskop. Adapun bakteri gram
negatif akan kehilangan zat pewarna kristal violet setelah dicuci dengan
alkohol, dan sewaktu diberi zat pewarna tandingannya yaitu dengan zat pewarna
atau safranin akan tampak berwarna merah. Perbedaan warna ini disebabkan oleh
perbedaan dalam struktur kimiawi dinding selnya. Perbedaan zat warna ini
disebabkan oleh perbedaan dalam struktur kimiawi dinding selnya. Prinsip
pewarnaan gram didasarkan pada perbedaan struktur dinding sel bakteri sehingga
menyebabkan perbedaan reaksi dengan permeabilitas zat warna dan penambahan
larutan pencuci. Identifikasi
mikroba dapat dilakukan dengan beberapa cara, diantaranya Identifikasi
dengan melihat kriteria fenotip dan
dengan melihat kriteria genotip. Berdasarkan metode tersebut,
dapat diketahui Jenis dan sifat dari mikroba yang bersangkutan. Jenis-jenis Identifikasi Mikroba dengan
melihat kriteria fenotipnya meliputi, morfologi makroskopis yang dilakukan dengan mengamati
karakteristik dari pola pertumbuhan mikroorganisme pada media buatan yang
diamati dengan mata telanjang (tanpa alat bantu), morfologi mikroskopis yang dilakukan dengan mengamati ukuran,
bentuk, isi sel, organel sel, dan susunan sel ketika diamati dengan mikroskop
pada perbesaran tertentu, karakteristik
zat warna (pewarnaan) yaitu kemampuan
mikroorganisme untuk biasanya digunakan dengan pemeriksaan secara mikroskopi
sebagai bagian dari identifikasi bakteri, karakteristik zat warna (pewarnaan)
yaitu kemampuan mikroorganisme untuk menghasilkan warna tertentu bila diberikan
reagen tertentu pula. Pewarnaan ini biasanya digunakan dengan pemeriksaan
secara mikroskopi sebagai bagian dari identifikasi bakteri, persyaratan
lingkungan yaitu kemampuan mikroorganisme untuk hidup pada berbagai suhu,
menggunakan oksigen atau gas lain, pada berbagai tingkat pH, atau pun
keberadaan ion dan garam lainnya seperti NaCl, persyaratan nutrisi yaitu
kemampuan mikroorganisme untuk menggunakan berbagai macam sumber karbon dan
nitrogen sebagai substrat bernutrisi ketika tumbuh pada keadaan lingkungan
tertentu, resistensi yaitu metode yang menujukkan karakteristik resistensi
terhadap antibiotik tertentu, logam berat pada mikroorganisme tertentu, antigen
untuk menentukan karakteristik mikroorganisme dengan berbagai macam
metode serologi dan imunologi serta terdapat subseluler dalam penentukan
bagian – bagian molekuler sel yang menjadi tipe pada beberapa takson, kelompok
organisme, dengan menggunakan metode analisis. Contohnya, komponen dinding sel,
membran sel, dan komponen dari enzim dari sel membran. Hal ini sesuai
dengan Wahyuningsih (2008) yang menyatakan bahwa Pewarnaan gram menghasilkan
dua kelompok besar bakteri, yaitu gram positif yang berwarna ungu dan gram
negatif yang berwarna merah.
B. Reagen yang Digunakan
Proses
identifikasi mikroba metode pewarnaan gram umumnya menggunakan zat warna garam-garam yang dibangun oleh ion-ion
yang bermuatan positif dan negatif dimana salah satu ion tersebut berwarna. Zat
warna dikelompokkan menjadi dua, yaitu zat pewarna yang bersifat asam dan basa.
Jika ion yang mengandung warna adalah ion positif maka zat warna tersebut
disebut pewarna basa. Prosedur pewarnaan ini menggunakan zat warna basa seperti
seperti crystal violet, biru metilen, safranin atau hijau malakit serta bila ion yang mengandung warna adalah ion
negatif maka zat warna tersebut disebut pewarna asam. Contoh dari zat pewarna asam yaitu tinta cina,
larutan Nigrosin, asam pikrat, eosin dan lain-lain..
Hal ini sesuai dengan Fitriani (2016) yang menyatakan bahwa zat warna yang digunakan bersifat asam atau
basa. Pada zat warna basa, bagian yang berperan dalam memberikan warna disebut
kromofor dan mempunyai muatan positif. Sebaliknya pada zat warna asam
bagian yang berperan memberikan zat warna memiliki muatan negatif. Zat warna
basa lebih banyak digunakan karena muatan negatif banyak banyak ditemukan pada
permukaan sel. Contoh zat warna basa antara
lain Crystal Violet, Methylene Blue, Safranin, Base Fuchsin, Malachite Green dan lain-lain. Sedangkan zat warna asam antara
lain Eosin, Congo Red dan lain-lain.
1.
Fungsi Kristal Violet
Kristal
violet atau ungu gentian adalah pewarna triarylmethane. Pewarna ini digunakan
sebagai histologis noda dalam metode gram klasifikasi bakteri. Kristal
violet tersusun dari bubuk kristal violet, etil alcohol,
ammonium oksalat dan aquades. Kristal violet merupakan pewarna primer (utama) yang akan
memberikan warna mikroorganisme target. Kristal violet bersifat basa sehingga
mampu berikatan dengan sel mikroorganisme yang bersifat asam, dengan begitu sel
mikroorganisme yang transparan akan terlihat berwarna ungu. Pada pewarnaan gram, Kristal violet akan memisah membentuk ion CV+ dan
Cl-. Ion tersebut menembus dinding sel bakteri. Ion CV+ berinteraksi
dengan muatan rganic pada dinding sel sehingga dinding sel berwarna ungu. Hal
ini sesuai dengan Hardy (2016) yang menyatakan bahwa kristal violet (CV) berdisosiasi
di larutan cair menjadi CV+dan Cl‑.
2.
Fungsi Lugol
Lugol merupakan
zat yang digunakan dalam pewarnaan Gram, yaitu sebagai pewarna mordan. Pewarna
mordan adalah pewarna yang berfungsi memperkuat pengikatan warna oleh bakteri. Lugol
tersusun atas senyawa iodium (I2) dan kalium iodida (KI). Sifat
dari iodin yaitu tidak berbau, berwarna coklat, dan
asam. Ketika iodin diteteskan pada preparat bakteri, ion
negatif pada iodin akan berikatan dengan kristal violet dan membentuk kompleks besar kristal violet-iodin (CV-I). Kristal
violet akan berinteraksi dengan kalium iodida (KI-I2) melalui
pertukaran anion secara sederhana untuk memproduksi presipitat kimia. Anion
pada klorin (Cl) digantikan dengan iodida bulkier dan kompleks yang terbentuk
menjadi tidak larut dalam air. Hal ini sesuai dengan
Dwidjoseputro (2005) yang menyatakan bahwa iodine berfungsi untuk mengikat zat
warna primer agar tidak keluar dari sel bakteri.
3.
Fungsi Alkohol
Alkohol merupakan solven organik yang berfungsi untuk
membilas atau melunturkan kelebihan zat warna pada sel bakteri. alkohol
tersusun dari senyawa etil alkohol dan aseton. Pemberian
alkohol (etanol) pada praktikum pewarnaan bakteri, menyebabkan terekstraksi
lipid sehingga memperbesar permeabilitas dinding sel. Pemberian alkohol pada pengecatan
ini dapat mengakibatkan terjadinya dua kemungkinan yaitu mikroorganisme tetap
berwarna ungu kebiruan atau bakteri mejadi tidak berwarna. Pada proses dekolorisasi, alcohol akan berinteraksi dengan lipid
membran sel. Bakteri gram negatif akan kehilangan lapisan luar membran sehingga
peptidoglikan tak terlindungi lagi. Ikatan CV-I pada bakteri gram negatif ikut
keluar bersama membran luar sel. Bakteri gram positif akan mengalami dehidrasi
dan ikatan CV-I akan terperangkap di dalam peptidoglikan Hal ini sesuai
dengan Subandi (2012) yang menyatakan bahwa alkohol digunakan untuk melunturkan
atau membilas zat warna ungu yang mengakibatkan bakteri akan tetap berwarna
ungu atau tidak berwarna.
4.
Fungsi Safranin
Safranin dalah noda biologis yang
digunakan dalam histologi dan sitologi. Safranin digunakan sebagai counter stain dalam beberapa
protokol pewarnaan. Safranin biasanya memilki struktur kimia. Senyawa penyusunnya yaitu safranin o, etil alkohol, dan aquades. Pewarnaan safranin masuk ke dalam sel dan menyebabkan sel
menjadi berwarna merah pada bakteri gram negatif sedangkan pada bakteri gram
positif dinding selnya terdehidrasi dengan perlakuan alkohol, pori – pori
mengkerut, daya rembes dinding sel dan membran menurun sehingga pewarna
safranin tidak dapat masuk sehingga sel berwarna ungu. Hal ini sesuai
dengan Wahyuningsih (2008) yang menyatakan bahwa Safranin merupakan pewarna
tandingan atau pewarna sekunder. Zat ini berfungsi untuk mewarnai kembali
sel-sel yang telah kehilangan pewarna utama setelah perlakuan dengan alkohol.
Dengan kata lain, memberikan warna pada mikroorganisme non target.
5.
Fungsi Aquades
Aquades
adalah air destilasi atau air hasil penyulingan. Aquades hampir
tak mengandung mineral di dalamnya. Fungsi dan
kegunaan dari aquades yaitu sebagai pelarut saat melarutkan senyawa agar kelebihan warna dapat
hilang dan larutan-larutan lainnya dapat masuk ke dinding sel. Serta dalam
suatu pewarnaan gram, peran aquades disini sangat diperlukan sebagai cairan
pembilas saat telah diberikan zat pewarna. Zat warna yang telah diteteskan lalu
dibilas dengan aquades dapat membuat zat warna tambahan terhapus dan akan
membuat zat warna asli (ungu) terlihat dengan jelas, maka bakteri tersebut
dikatakan bakteri gram positif. Akan tetapi, jika zat warna tambahan (merah)
yang ertahan dan membuat zat warna asli tidak Nampak, maka bakteri tersebut
dikatakan bakteri gram negatif. Hal ini sesuai dengan Dwidjoseputro (2005) yang menyatakan
bahwa jika sediaan dicuci dengan aquades, lalu dengan alkohol, maka dua
kemungkinan dapat terjadi. Pertama,
zat warna tambahan terhapus, sehingga yang nampak jelas ialah zat warna asli
(ungu) disebut Gram positif. Kedua,
zat warna tambahan (merah) bertahan hingga zat warna asli tidak tampak disebut
Gram negatif.
Proses
identifikasi mikroba metode pewarnaan gram dilakukan untuk memisahkan jenis
bakteri menjadi 2 kelompok besar, yaitu bakteri gram positif dan bakteri gram
negatif.
a. Bakteri gram positif adalah bakteri
yang mempertahankan zat warna kristal violet sewaktu proses pewarnaan gram sehingga akan berwarna biru atau
ungu jika diamati di bawah mikroskop. Ciri-ciri bakteri gram positif adalah struktur dinding selnya tebal, sekitar 15-80 nm, berlapis tunggal atau monolayer, dinding selnya mengandung lipid yang lebih normal (1-4%), dan memiliki komposisi peptidoglikan yang lebih besar biasanya 40-60% dari berat kering dinding, dimana komponen utamanya merupakan asam tekoat yang tersusun 50% dari berat ringannya, bakteri gram positif lebih rentan terhadap penisilin, lebih resisten terhadap alkali (1% KOH) larut, tidak peka terhadap streptomisin dan toksin yang dibentuk adalah eksotoksin.
ungu jika diamati di bawah mikroskop. Ciri-ciri bakteri gram positif adalah struktur dinding selnya tebal, sekitar 15-80 nm, berlapis tunggal atau monolayer, dinding selnya mengandung lipid yang lebih normal (1-4%), dan memiliki komposisi peptidoglikan yang lebih besar biasanya 40-60% dari berat kering dinding, dimana komponen utamanya merupakan asam tekoat yang tersusun 50% dari berat ringannya, bakteri gram positif lebih rentan terhadap penisilin, lebih resisten terhadap alkali (1% KOH) larut, tidak peka terhadap streptomisin dan toksin yang dibentuk adalah eksotoksin.
b. Bakteri gram negatif adalah bakteri yang tidak mempertahankan zat warna kristal violet sewaktu proses pewarnaan gram sehingga akan berwarna
merah bila diamati dengan mikroskop. Ciri-ciri bakteri gram negatif yaitu struktur dinding selnya tipis sekitar
seperduapuluh dari ketebalan yang ditemukan dalam organisme gram positif yaitu sekitar 10 –
15 nm, berlapis tiga atau multilayer yang terdiri dari
lipopolisakarida (LPS), fosfolipid, dan lipoprotein, resistensi terhadap alkali (1%
KOH) lebih pekat, peka terhadap streptomisin dan toksin yang dibentuk adalah endotoksin., dinding selnya
mengandung lipid kovalen terikat dengan protein
yang disebut lipoprotein, yaitu molekul yang mengikat peptidoglikan ke
membran luar. Peptidoglikan ini terletak di periplasma.
Selain itu, dinding sel bakteri gram negatif tidak
mengadung asam teichoic di dinding sel dan lebih
rentan terhadap kerusakan mekanis karena jumlah rendah dari peptidoglikan. Hal ini sesuai dengan Nydia (2016) yang menyatakan bahwa Bakteri gram
negatif adalah bakteri yang tidak mempertahankan zat warna kristal violet
sewaktu proses pewarnaan gram sehingga akan berwarna merah bila diamati dengan
mikroskop sedangkan bakteri gram positif akan berwarna ungu dan didukung oleh
pernyataan Arrachman (2016) yang menyatakan bahwa dinding sel
bakteri gram positif sebagian besar terdiri atas beberapa lapisan peptidoglikan
yang membentuk suatu struktur yang tebal dan kaku. Kekakuan pada dinding sel
bakteri yang disebabkan karena lapisan peptidoglikan dan ketebalan
peptidoglikan ini membuat bakteri gram positif resisten terhadap lisis osmotik dan bakteri gram negatif terdiri atas satu atau sangat sedikit
lapisan peptidoglikan pada dinding selnya. Selain itu dinding sel bakteri gram
negatif ini tidak mengandung asam teikoik
tetapi mengandung sejumlah polosakarida dan lebih rentan terhadap kerusakan
mekanik dan kimia.
Dalam melakukan proses pewarnaan
gram, tidak lepas dengan adanya proses fiksasi. Fiksasi adalah suatu metode
persiapan untuk menyiapkan suatu sampel agar tampak realistik dengan
menggunakan grutaldehid dengan proses pemabakaran. Prosedur fiksasi dilakukan
dengan melakukan kaca preparat yang telah dijepit dengan penjepit dan dipermukaannya
terdapat sampel mikroba, dipanaskan pada api yang dikeluarkan bunsen sampai
mikroba pada sampel tersebut melekat sempurna.
Fungsi fiksasi yaitu melekatkan mikroba pada
objek glass, serta untuk memperjelas pengamatan dibawah mikroskop. Proses
pemanasan fiksasi dilakukan tanpa merusak struktur dinding sel bakteri. Hal ini
sesuai dengan Campbell dan Reece (2005) yang menyatakan bahwa Fiksasi bertujuan
untuk mematikan bakteri dan meletakkan sel bakteri pada objek gelas tanpa
merusak struktur selnya.
DAFTAR PUSTAKA
Arrachman, Khairunnisa. 2016. Mikrobiologi Pewarnaan. Semarang: Universitas
Muhammadiyah Semarang.
Campbell,
N.A., J.B. Reece, & L. G. Mitchell. 2010. Biologi. Edisi ke-8. Terj. Dari: Biology. 8th ed. oleh
Manulu, W. Jakarta: Erlangga.
Dwidjoseputro. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan. Jakarta.
Hardy, J. 2016. Gram’s
Serendipitous Stain.
http//hardydiagnistics.com/wpcontect/uploads/201/05/Hans-Christian-Gram.pdf.
Diakses pada 27 April 2017 di Makassar.
Fitriani, L. F. 2016. Laporan
Mikrobiologi Lingkungan Modul
2 Dan 3 Mikroskop Dan
Pewarnaan. Bandung: Fakultas
Teknik Sipil Dan
Lingkungan institut Teknologi Bandung
Nydia, Venny. 2016. Perbedaan
Bakteri Gram Positif Dan Gram Negatif. Semarang: Fakultas Ilmu Keperawatan Dan Kesehatan
Universitas Muhammadiyah Semarang.
Prastyaharasti,
Lila. 2014. Evaluasi
Pertumbuhan Lactobacillus casei Dalam
Medium Susu Skim Yang Disubstitusi Tepung Beras Merah. Jurnal Pangan dan Agroindustri 2(4)
285-296. Malang: Fakultas Teknologi
Hasil Pertanian Universitas Brawijaya
Shiella,
M. Y. M. 2012. Efek Pemberian Probiotik Lactobacillus casei terhadap Jumlah Sel
Polimorfonuklear Neutrofil Gingiva Tikus Wistar Jantan Yang Diinduksi
Lipopolisakarida. Jember: Bagian Biomedik Fakultas Kedokteran Gigi
Universitas Jember.
Subandi, 2012. MikroBiologi.
Bandung: PT. Remaja Rosdakarya.
Tim
Dosen Universitas Syiah Kuala. 2016. Modul I Mikroskop. Aceh: Jurusan Biologi FMIPA Universitas Syiah
Kuala.
Wahyuningsih.
2008. Pengecatan Gram. Purwokerto:
Fakultas Pertanian Universitas Jendral Soedirman.