Bakteri memerlukan nutrisi spesifik untuk pertumbuhan, dan media kultur diformulasikan untuk memenuhi kebutuhan nutrisi ini. Memahami kebutuhan nutrisi dan jenis media sangat penting untuk mengkultur, mengisolasi, dan mengidentifikasi mikroorganisme di laboratorium.
Kebutuhan Nutrisi
Makronutrien meliputi karbon (elemen paling berlimpah, 50% dari berat kering), nitrogen (untuk protein dan asam nukleat, 12–15% dari berat kering), fosfor (untuk asam nukleat dan ATP), sulfur (untuk asam amino dan kofaktor), dan mineral seperti Mg²⁺, K⁺, Ca²⁺, dan Fe²⁺. Mikronutrien (elemen jejak) meliputi besi, seng, mangan, tembaga, kobalt, molibdenum, dan nikel, diperlukan dalam konsentrasi mikromolar atau nanomolar untuk fungsi enzim. Faktor pertumbuhan adalah senyawa organik yang tidak dapat disintesis oleh bakteri, termasuk vitamin (biotin, tiamin, B₁₂), asam amino, purin, dan pirimidin.
Klasifikasi Nutrisi
Autotrof menggunakan CO₂ sebagai satu-satunya sumber karbon; fotoautotrof memperoleh energi dari cahaya (sianobakteri), sementara kemoautotrof memperoleh energi dari senyawa anorganik (Nitrosomonas, Nitrobacter). Heterotrof memerlukan senyawa karbon organik — fotoheterotrof menggunakan cahaya tetapi membutuhkan karbon organik (beberapa bakteri ungu), dan kemoheterotrof memperoleh energi dan karbon dari senyawa organik (sebagian besar bakteri patogen). Prototrof dapat mensintesis semua senyawa organik yang diperlukan dari sumber karbon sederhana, sedangkan auksotrof telah kehilangan kemampuan untuk mensintesis satu atau lebih faktor pertumbuhan esensial karena mutasi.
Jenis Media Kultur
Media kompleks mengandung bahan yang tidak terdefinisi seperti pepton (cerna enzimatik protein), ekstrak ragi, ekstrak daging sapi, dan hidrolisat kasein; agar nutrisi, agar triptik soy (TSA), dan kaldu Luria-Bertani (LB) adalah contoh umum. Media terdefinisi (sintetis) memiliki semua komponen yang terdefinisi secara kimia dan digunakan untuk studi nutrisi dan penelitian metabolik — media minimal M9 mengandung garam, glukosa, dan NH₄Cl. Media diperkaya adalah media kaya nutrisi yang mendukung organisme fastidious; agar darah (TSA dengan 5% darah domba) dan agar cokelat (agar darah yang dipanaskan untuk Neisseria dan Haemophilus) adalah contohnya.
Media Selektif dan Diferensial
Media selektif mengandung inhibitor yang menekan mikroorganisme yang tidak diinginkan sementara memungkinkan organisme target untuk tumbuh. Agar MacConkey menggunakan garam empedu dan kristal violet untuk menghambat bakteri Gram-positif, memilih Gram-negatif; agar manitol garam menggunakan NaCl 7,5% untuk memilih stafilokokus. Media diferensial membedakan antara berbagai jenis mikroorganisme berdasarkan aktivitas metabolik — agar MacConkey menunjukkan fermentor laktosa sebagai merah muda atau merah dan non-fermentor sebagai tidak berwarna, sementara agar EMB memberikan E. coli kilau metalik hijau. Sifat selektif dan diferensial sering digabungkan dalam satu media, seperti pada agar MacConkey.
Media Khusus
Media anaerob menyediakan lingkungan oksigen rendah dengan agen pereduksi (sistein, natrium tioglikolat) dan resazurin sebagai indikator redoks; media daging masak dan kaldu tioglikolat mendukung anaerob obligat. Media transport menjaga viabilitas organisme halus selama transport tanpa mendorong pertumbuhan — media Stuart dan media Cary-Blair mengawetkan patogen untuk analisis laboratorium klinis. Media indikator mengandung substrat dan indikator yang menghasilkan perubahan yang terlihat sebagai respons terhadap aktivitas enzimatik tertentu; agar triple sugar iron (TSI) menguji fermentasi karbohidrat dan produksi H₂S.
Sterilisasi Media
Autoklaf pada 121°C selama 15 menit adalah metode standar untuk mensterilkan media tahan panas, sementara media yang mengandung glukosa diautoklaf pada suhu yang lebih rendah (115°C) untuk mencegah karamelisasi. Media sensitif panas (misalnya yang mengandung serum, antibiotik, atau vitamin) disterilkan dengan filtrasi membran dengan ukuran pori 0,22 µm. Untuk kontrol kualitas, setiap batch media diuji sterilitasnya dengan inkubasi pada 35°C selama 48 jam dan untuk dukungan pertumbuhan menggunakan strain referensi (kultur ATCC).
Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dalam Kultur
Klasifikasi suhu meliputi psikrofil (−5 hingga 20°C), mesofil (20–45°C, termasuk sebagian besar patogen pada 35–37°C), termofil (45–80°C), dan hipertermofil (>80°C). Sebagian besar bakteri tumbuh optimal pada pH 6,5–7,5, meskipun asidofil (misalnya Lactobacillus, Helicobacter) lebih menyukai pH 2–5 dan alkalifil (misalnya Vibrio cholerae) lebih menyukai pH 8–10. Mengenai kebutuhan oksigen, aerob obligat memerlukan O₂, anaerob obligat terbunuh oleh O₂, anaerob fakultatif tumbuh dengan atau tanpa O₂, dan mikroaerofil memerlukan O₂ yang berkurang (5–10%).
