mikrobiologi

MANAJEMEN MIKROFLORA USUS Para peneliti di dunia membuktikan bahwa pentingnya peranan mikroflora usus atau bakteri saluran pencernaan bagi kesehatan. Mikroflora dalam saluran pencernaan merupakan kumpulan mikroba yang sangat kompleks yang satu sama lain saling berinteraksi dengan hostnya. Mikroflora untuk setiap bagian pencernaan berbeda dan populasi bakteri sepanjang saluran pencernaan makin kompleks baik jenis maupun jumlahnya. Pada bagian lambung hanya mengandung bakteri yang sangat tahan terhadap asam yang rendah (pH lambung 1,7). usus besar atau colon ditempati oleh 400 – 500 jenis akteri oleh karena itu sepertiga berat feces adalah bakteri. Berbagai bakteri usus tidak dapat dihindari keberadaannya sebab tempat dimana manusia hidup tidak steril. Masalah baru timbul apabila bakteri “jahat” yaitu yang bersifat pathogen (penyebab penyakit) jumlahnya berlebihan. Terjadinya diare misalnya akibat bakteri enteropathogen (E. coli, Vibrio colerae atau Salmonella typii) yang tumbuh pesat. Pemberian antibiotik bisa mempengaruhi dan mengganggu keseimbangan mikroflora usus yang berakibat diare. Mikroflora usus memberikan perlindungan dengan menyerang bakteri merugikan (bakteri pathogen) dengan mekanisme membentuk asam-asam organik terutama asam lemak volatile, dan memproduksi anti bakteri selain asam. Mikroflora yang berpengaruh terhadap usus biasanya melakukan tindakan secara sinergi dengan sistem kekebalan pada host-nya dan melakukan perlindungan terhadap infeksi yang disebabkan oleh bakteri pathogen dalam usus. Mikroflora usus menghancurkan unsur pokok dalam makanan yang tidak terserap dan menghasilkan beberapa vitamin. Banyak hasil metabolisme mikroflora usus termasuk berbagai macam asam organik, hasil degradasi protein, asam empedu dan metabolisme kolesterol. Populasi bakteri dalam sistem pencernaan orang sehat yang mengkonsumsi diet seimbang umumnya stabil. Perubahan pola hidup, pola makan dan kondisi sakit mempengaruhi stabilitas ekosistem tersebut. Berdasarkan fenomena ini dapat dilakukan menejemen mikroflora usus yaitu proporsi bakteri baik (menguntungkan) ditingkatkan dan bakteri merugikan ditekan jumlahnya. Caranya dengan mengkonsumsi bakteri probiotik yaitu dengan cara memasukkan bakteri menuntungkan lebih banyak sehingga bakteri yang menguntungkan lebih dominan. Bila keseimbangan mikroflora usus terganggu maka timbullah gejala gangguan mulai dari yang paling ringan bahkan luput dari perhatian sampai gejala infeksi yang berat. Diantara gangguan yang terjadi adalah kembung, sariawan, sembelit, diare dan yang paling berat adalah candidiasis (infeksi jamur candida). Faktor yang mempengaruhi keseimbangan mikroflora usus dibagi 2 yaitu gangguan lingkungan flora usus yang diakibatkan oleh pola makan yang salah serta kebiasaan mengkonsumsi obat-obat pencahar. hilangnya flora usus karena antibiotika, diare dan konsumsi bahan-bahan pengawet. Untuk menjaga keseimbangan mikroflora usus perlu konsumsi makanan seimbang, menghindari obat-obat antibiotika dan pencahar, serta mengkonsumsi makanan yang mengandung probiotik. Konsumsi probiotik dapat mendukung pengobatan yang dilakukan oleh dokter. PROBIOTIK Probiotik adalah mikroorganisme hidup yang dapat memberikan pengaruh menguntungkan dengan cara mempengaruhi keseimbangan mikroflora dalam saluran pencernaan. Probiotik adalah mikroorganisme hidup yang secara menguntungkan mempengaruhi host melalui keseimbangan mikroflora. Probiotik merupakan suplemen makanan berupa organisme hidup yang dapat menghasilkan antibiotika alami yang membantu keutuhan mukosa usus, proses metabolisme serta meningkatkan kesehatan saluran pencernaan dan kekebalan tubuh manusia. Namun demikian, tidak semua bakteri baik dapat dimanfaatkan sebagai agen probiotik. Probiotik yang baik harus memiliki ketahanan sehingga dapat dipergunakan pada saat dan waktu yang tepat. Dengan demikian, barulah dapat terjamin daya guna dan jumlah bakteri hidup yang berkualitas. Probiotik biasanya terdiri dari satu atau beberapa mikroorganisme yaitu golongan lactobacili, golongan Gram (+) cocci (Streptococcus) dan golongan Bifidobacteria. Probiotik berkualitas memiliki kemampuan sebagai antibiotika alami, memiliki resistensi terhadap sistem saluran pencernaan (asam lambung dan getah pankreas), mengandung bakteri minimal          1 milyar per gram, memiliki aktivitas karsinogenik, mampu berkoloni dalam usus, bukan merupakan rekayasa genetika dan memiliki kemampuan untuk penyerapan usus. Bakteri yang memiliki semua karakteristik tersebut adalah golongan Lactobacillus dan Bifidobacterium. Dengan demikian diperlukan kecermatan untuk memilih probiotik secara tepat, sehingga tidak menimbulkan kompetisi satu sama lain. Kombinasi bakteri asam laktat dan bakteri bifido (Lactobacillus dan Bifidobacterium) merupakan kombinasi yang paling tepat mengingat kedua jenis bakteri ini memang berada dalam usus. Metode pembiakan bakteri probiotik yang dapat menghasilkan bakteri yang berkualitas sehingga tahan terhadap keasaman saluran pencernaan  yang digunakan pada saat yang tepat adalah metode pembiakan kombinasi dengan simbiosis alami. Evaluasi Keamanan Pangan Probiotic dalam Makanan dan Probiotic Oral Pada tahun 2002, badan kesehatan dunia WHO dan badan pangan dunia FAO menyusun prosedur evaluasi probiotik dalam sediaan makanan. Secara umum skema evaluasi keamanan pangan probiotik adalah: Berdasarkan hasil penelitian klinis, berikut dirangkumkan manfaat probiotik terhadap kesehatan tubuh: 1.    Meningkatkan Sistem Imunitas    Alergi    Meningkatkan Imunitas Mukosa 2.    Penyakit Gastrointestinal Diare terkait dengan penggunaan antibiotik ( AAD/ Antibiotic-Assosiated Diarrhea ) Gastroenteritis Akut ( Peradangan Pada Lambung ) Infeksi Helicobacter pylori (pada penderita penyakit maag akut dan kronis) Inflammatory Bowel Disease (penyakit-penyakit radang usus) 3. Chron's Disease 4. Ulcerative Colitis 5. Pouchitis    Irritable Bowel Syndrom ( IBS ) 6. Infeksi Urogenital (saluran kemih dan genital) Infeksi saluran kemih Bacterial Vaginosis (tumbuhnya bakteri anaerob pada vagina) Yeast Vaginitis (tumbuhnya jamur pada vagina)

Terdapat banyak mikroflora yang berasosiasi dengan tubuh manusia dan hewan baik itu di kulit, oral, saluran pencernaan, dan vagina. Populasi bakteri di dalam tubuh sekitar 100.000.000.000.000 sel mikroba. Mikroflora normal yang menetap tersebut dapat dikatakan tidak menyebabkan penyakit dan mungkin menguntungkan bila mikroorganisme itu ada pada tempat yang semestinya dan tanpa keadaan abnormal.

Mikroflora dalam tubuh dapat dibedakan menjadi dua yaitu mikroflora transien dan mikroflora residen. Mikroflora transien terdiri atas organisme yang sangat beragam, bersifat patogen atau nonpatogen, dan tidak dapat mempertahankan dirinya dari tekanan-tekanan kompetisi oleh organisme lain. Sedangkan mikroflora residen adalah mikroflora yang bersifat nonpatogen, dan dapat mempertahankan dirinya dari tekanan-tekanan kompetisi oleh organisme lain.

Mikroflora terdapat di kulit, mulut, vagina, dan gastrointestinal. Telah diperkirakan bahwa lebih dari 400 jenis berbeda. Mikroflora saluran pencernaan adalah mikroorganisme secara normal tinggal di saluran pencernaan dan dapat melaksanakan sejumlah fungsi bermanfaat untuk inangnya. Pada umumnya bakteri ditemukan di usus, khususnya di usus besar terdapat ekoistem bakteri yang merupakan salah satu bentuk proteksi tubuh terhadap bakteri dan virus berbahaya. Jumlah mikroflora tersebut sekitar 10¹⁴.

Pada organ lambung terdapat mekanisme menjaga jumlah mikroorganisme seminimal mungkin (10³-10⁵ bakteri/gram isi lambung) dikarenakan pH asam lambung yang secara normal melindungi terhadap infeksi beberapa mikroorganisme patogen. Pada organ usus dimana pH semakin basa, mikroflora yang menetap meningkat secara bertahap. Pada duodenum terdapat 10⁸-10¹⁰ bakteri/gram isi usus, pada jejenum dan ileum 10⁵-10⁸ bakteri/gram.

Probiotik banyak digunakan dalam produk-produk makanan di Jepang dan Eropa sebagian besar probiotik umum digunakan dan tersedia dalam produk susu fermentasi, khususnya yoghurt. Namun kemajuan teknologi membuat probiotik bukan hanya berasal dari susu saja. Probiotik biasanya dijumpai dalam kemasan tablet, kapsul, atau granul. Selain produk-produk untuk kebutuhan manusia saat ini banyak produk probiotik yang dimanfaatkan untuk pakan ternak seperti sapi, kambing, unggas, dan sedang berkembang probiotik untuk budidaya ikan.

Kebanyakan probiotik berasal dari kelompok bakteri yang memproduksi asam pada proses. Jumlah bakteri terbanyak terdapat di usus besar sekitar 10¹¹/gram feses yang didominasi oleh Bacteriodes dan Bifidobacterium sedangkan Lactobacillus dan Streptococcus mendominasi sebagai mikroflora di usus kecil. Selain di usus besar dan usus kecil, pada saluran pencernaan lain seperti esofagus dan lambung kecuali saat pencernaan makanan umumnya steril atau mengandung kurang 10³ sel bakteri/ml.

Strains dari genus Lactobacillus dan Bifidobacterium keduanya merupakan organisme indigenous di intestin manusia dan bakteri perdominan yang diseleksi untuk digunakan sebagai probiotik. Dalam mencapai status probiotik, mikroorganisme harus memenuhi kriteria aman, bermanfaat, dan dapat digunakan dalam berbagai teknologi. Selain Lactobacillus dan Bifidobacterium juga terdapat Lactococcus, Streptococcus, dan Enterococcus yang digunakan dalam berbagai produk probiotik.

Secara umum bakteri probiotik hidup di dalam saluran pencernaan yang bermutualisme dengan tubuh, hidup pada pH 2-4, tidak mengakibatkan hal yang negatif pada tubuh, tidak bersifat patogen, umumnya tidak membentuk spora, saccharolytic, umumnya anaerob, tidak mengganggu ekosistem tubuh, dapat hidup dan tumbuh di dalam usus, bakteri ini juga menghalangi pertumbuhan bakteri patogen seperti Candida albicans, Escherichia coli, dan lain-lain.

Selain itu manfaat dari probiotik itu sendiri sangat banyak bagi kesehatan manusia. Para peneliti telah menemukan bahwa koloni bakteri di saluran pencernaan penting untuk kesehatan manusia dan hewan, diantaranya efek fisiologis sistem imunitas, sistem intestinal, sistem urogenital, menurunkan efek alergi, dan manfaat-manfaatn lainnya.

Sistem Imunitas, probiotik bertanggung jawab pada sistem imunitas misalnya merangsang sistem dayatahan tubuh baik selular maupun humoral sehingga dapat melindungi dari infeksi. Sistem imunitas menyediakan pertahanan yang utama melawan mikroba pathogen. Immunodeficiency dapat menyebabkan penyakit tertentu seperti kanker, AIDS, leukemia. penyakit Autoimmune seperti alergi, rematik, inflammatory bowel diseases juga dapat terjadi apabila sistem imunitas tidak berjalan dengan sempurna. Kultur Probiotik pada beberapa penelitian dapat meningkatkan immunoreactive sel tertentu misalnya lymphocytes. Meningkatkan respon rangsang spesifik dan non spesifik sehingga dapat mengaktifkan macrophages, meningkatkan cytokines, meningkatkan aktivitas sel pembunuh alami, dan terus meningkatkan immunoglobulins. Sebagai tambahan, beberapa penelitian sudah menunjukkan peningkatan sistem kekebalan dari hewan laboratorium yang sudah terinfeksi kemudian mengkonsumsi kultur probiotik dibandingkan dengan hewan yang terinfeksi dengan hanya mengkonsumsi makanan sehat saja. Hasil yang dikumpulkan sejauh ini menyatakan bahwa probiotik dapat menyediakan suatu alat tambahan untuk membantu tubuh melindungi dirinya sendiri. Efek Biologi yang nyata berhubungan dengan sistem imunitas adalah kemampuan bakteri probiotik melawan bakteri dan virus patogen dan mencegah tumor. Hal ini diduga karena probiotik dapat memperbaiki sistem metabolisme mikroflora sehingga dapat mengurangi jumlah bakteri patogen. Penelitian lain melaporkan bahwa dengan mengkonsumsi probiotik yang mengandung Latobacillus GG maka akan merangsang phagocytosis dalam meningkatkan sistem imunitas.

Sistem intestinal dan absorpsi nutrisi yang tinggi tergantung dari keseimbangan jumlah mikroflora yang mungkin menyebabkan gangguan dalam sistem pencernaan di akibatkan ketidakseimbangan jumlah bakteri, pH dalam organ pencernaan sangat penting untuk fungsi pencernaan yang baik, lambung memiliki pH yang sangat rendah sekitar 2-4. hal ini sangat penting dalam pencernaan dan membunuh bakteri berbahaya dalam makanan oleh karena itu probiotik mampu mereduksi pH di usus, melancarkan pencernaan dengan memproduksi beberapa enzim pencernaan dan vitamin, memproduksi substansi antibacterial, misalnya asam organik, bacteriocins, H₂O₂, diacetyl, acetaldehyde, lactoperoxidase, laktose, dan zat substansi lainnya, merekontruksi mikroflora normal intestinal setelah penyakit yang diakibatkan oleh diarrhoeas, antibiotik, dan radioterapi, mereduksi colesterol dalam darah, memindahkan carcinogens, memperbaiki kalsium. Mikroflora menguatkan fungsi dari mucosa usus untuk mencegah bakteri patogen dan penyebab alergi. Bakteri probiotik dapat memelihara integritas usus dan menengani efek inflammatory bowel diseases, bowel sindrom dapat menimbulkan amar, radang usus besar. Asam laktat yang dihasilkan oleh bakteri probiotik dapat meningkatkan pergerakan usus dan membebaskan konstipasi, konversi pigmen empedu dan asam empedu, absorpsi zat makanan serta antagonis dengan mikroorganisme patogen. Bakteri Probiotik juga menghasilkan unsur bacteriocins yaitu zat yang mampu membunuh mikroorganisme berbahaya. Kemampuan bakteri probiotik untuk mempengaruhi koloni Campylobacter jejuni dipercaya sebagai penyebab gastroenteritis dan menyebabkan sindrom Guillain-Barré (mendorong ke arah neuromuscular kelumpuhan akut) sedangkan 0.1% kasus infeksi, bakteri yang menyebabkan infeksi saluran pencernaan adalah Escherichia coli yang menyebabkan enterohemorrhagic, Helicobacter pylori yang menyebabkan radang lambung kronis, peptic ulcers, serta kanker lambung. Secara konvensional koloni mikroflora didominasi oleh Lactobacillus yang dapat menentang infeksi oleh Helicobacter pylori yang terjadi pada hewan dan manusia. Penelitian menyatakan bahwa beberapa bakteri probiotik atau produk yang dihasilkan dapat menghalangi infeksi Helicobacter pylori. Banyak penelitian yang mengatakan bahwa dengan hanyan mengkonsumsi Lactobacillus, terdapat efek positif yang mempengaruhi mikroflora di colon dengan cara menurunkan aktivitas beracun dari mikroba, serta menjaga gangguan dalam penyerapan air yang dapat mengakibatkan translokasi bakteri ke aliran darah.

Sintesis nutrisi dan bioavailability, fermentasi dengan asam laktat dapat meningkatkan asam folic, meningkatkan niacin dan riboflavin, vitamin B12 dan vitamin B6. Probiotik dapat meningkatkan digestibilitas beberapa nutrisi seperti protein dan lemak. Asam laktat, asam propionat, dan asam butirat yang diproduksi oleh bakteri probiotik dapat menjaga pH yang sesuai sehingga dapat melindungi dari mikroba patogen.

Secara umum kanker disebabkan oleh mutasi atau pengaktifan gen abnormal yang mengendalikan pertumbuhan sel. Banyak proses dapat meningkatkan terbentuknya sel abnormal diantaranya karsinogenik (zat kimia penyebab kanker) hal ini dapat ditangani oleh aktivitas mikroba yang tinggal di gastrointestinal, misalnya dengan detoksifikasi segala penyebab kanker, menghasilkan produk dari metabolisme (contonya butyrate) yang meningkatkan kemampuan sel untuk apoptosis, memproduksi komponen yang menghalangi pertumbuhan sel tumor, merangsang sistem imunitas untuk melindungi tubuh dari perkembangbiakan sel-sel kanker. Dalam suatu penelitian menunjukan dengan mengkonsumsi probiotik secara benar dan bertahap akan mengurangi resiko kanker dengan mengurangi timbulnya jumlah tumor.

Alergi, probiotik seperti Lactobacillus GG sangat menolong mengurangi sebagian dari gejala alergi yang disebabkan oleh makanan, prevalensi alergi menurun.

Seperti pada saluran pencernaan probiotik dapat melindungi saluran urogenital dari infeksi bakteri patogen. Mikroflora normal dapat memberikan efek yang baik pada sistem urinaria dan sitem genital. Populasi koloni Lactobacillus memberikan manfaat dan mencegah tubuh dari infeksi bakteri berbahaya. Beberapa penelitian telah mengetahui hubungan anatara kesehatan vagina dengan kehadiran lactobacillus yang menghasilkan hidrogen peroxida.

Hipertensi, Sekitar 50-60 juta penduduk Amerika Serikat diperkirakan untuk mempunyai hipertensi. adanya mikroorganisme probiotik ini akan meghasilkan gamma amino butyric acid. dengan mengkonsumsi probiotik tersebut Tekanan darah Systolic telah dikurangi 10-20 mm Hg. Hasil ini menyatakan bahwa konsumsi bakteri probiotik tertentu dapat mengurangi tekanan darah. Beberapa bukti menyatakan bahwa beberapa produk makanan yang mengandung probiotik dapat mengendalikan tekanan darah tinggi. Inimerupakan efek antihipertensi yang telah didokumentasikan dalam penelitian hipertensi pada tikus, dan penelitian klinis pada manusia.

Manfaat lain yang didapatkan dari bakteri probiotik adalah mampu menurunkan kolesterol darah sehingga menurunkan risiko penyakit jantung koroner, beberapa strain dari Lactobacillus acidophilus diketahui dapat mengurangi kolesterol, kekurangan mengkonsumsi laktosa dapat mengakibatkan diarrhea, bengkak, gas dalam perut yang berlebihan dan sakit abdominal. Gejala ini adalah dalam kaitan dengan laktosa yang belum dicerna tapi telah sampai ke usus besar dan menjadi difermentasi oleh koloni mikroba yang dapat menghasilkan gas dan produk yang menyebabkan perut akan terasa sakit, penyakit ini disebut Lactose Intolerance. Dengan adanya bakteri probiotik maka laktosa yang belum dicerna dapat dibantu.

 

Dari jumlah bakteri yang sangat besar tersebut, dapat dibagi menjadi golongan bakteri yang baik (Laktobacillus, Bifidobacteria) dan golongan yang jahat (Escherchia coli, Closterdium perfrengence, Salmonella, Staphilococcus) yang secara diam-diam, kedua kelompok bakteri tersebut sering bergolak dan bertengkar, serta saling membunuh dalam ruangan saluran usus yang gelap gulita. Bila dalam usus jumlah bakterijahat atau bakteri pembususk meningkat, khususnya bakteri Coliform, Welch’s bacillus dan Bacteriodes, maka akan terjadi senyawa-senyawa mana merupakan hasil pemecahan dari protein dan asam amino yang berlebihan. Akibatnya akan terjadi banyak gangguan fungsi organ tubuh dan sejak itu proses penuaan dapat menjalar dengan cepat. Winarno (2003)

Gambar 3. Commensal Bacterial Flora Colonizes the whole GI Tract

Sumber : Surono (2005)

Gambar 3. di atas menunjukkan beberapa jenis bakteri yang hidup di dalam lambung adalah lactobacilli <10 3 CFU/mL, dan yang berada di small intestine, yaitu duodenum dan jejenum jenis bakterinya adalah Enterococci Lactobacilli, dengan jumlah 102-109 CFU/mL sedangkan yang terdapat di illeum adalah Enterobacteria, Enterococcus faecalis,dan bakteri yang terdapat pada usus besar yaitu yang berada di colon adalah Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium, Peptococcus, Peptostreptococcus, Clostridia Ruminococcus, dan Lactobacilli. Yang berjumlah 104-1012 CFU/mL

Hasil penelitian menyatakan bahwa immunonutrion seperti misalnya eternal nutrition dan probiotik mampu meninghkatkan immunitas pasien pasca bedah dan diperkirakan banyak faedahnya bagi pencegahan, serta

penyembuhan terhadap infeksi. Probiotik yang banyak digunakan adalah B logum, yang mampu meningkatkan fungsi macrophage dan meningkatkan produksi IgA usus.

Gambar 4. Bakteri yang ada pada saluran intestinal

Sumber : Surono (2005)

Gambar di atas menunjukkan beberapa jenis bakteri baik yang menguntungkan seperti Lactobacillus dan Bifidobacterium maupun bakteri jahat yang hidup di dalam usus seperti E.coli, Bacteroides, Staphyloccus dan C.perfringens. Dua bakteri terakhir dalam keadaan tertentu bisa menyebabkan kematian pada manusia.

Populasi bakteri dalam ekosistem saluran pencernaan orang sehat yang mengkonsumsi nutrisi seimbang umumnya stabil. Pola makan yang tidak beraturan, konsumsi nutrisi tidak berimbang dan keadaan sakit dapat mengganggu kestabilan ekosistem tersebut (waspodo, 2002 dalam Damarjati, 2003). Jadi, manajemen mikroflora pencernaan dapat dilakukan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung bakteri probiotik dan menyediakan nutrisi untuk bakteri tersebut, yaitu unsur pangan yang berfungsi prebiotik. Berbagai komponen yang dianggap mempunyai fungsi fisiologis antara lain : serat kasar (dietary fiber), oligosakarida, gula alkohol, sejenis peptida dan protein, bakteri asam laktat, dan sejenis mineral (Broek, 1993 dalam Damarjati, 2003).

Ada tiga jenis karbohidrat yang tak tercerna di dalam usus kecil manusia yaitu oligosakarida tak tercerna (non digestibility oligosaccharides=NDOs), pati tak tercerna (Resistant Starch = RS) dan polisakarida non pati (NSPs=non-starch polisaccharides) seperti selulosa, hemiselulosa, pektin dan sebagainya. sejenis peptida dan protein, bakteri asam laktat, dan sejenis mineral (Broek, 1993 dalam Damarjati, 2003).

Ada tiga jenis karbohidrat yang tak tercerna di dalam usus kecil manusia yaitu oligosakarida tak tercerna (non digestibility oligosaccharides=NDOs), pati tak tercerna (Resistant Starch = RS) dan polisakarida non pati (NSPs=non-starch polisaccharides) seperti selulosa, hemiselulosa, pektin dan sebagainya.

nutrient

Dalam konsep kesuburan tanah pada dasarnya mengkaji kemampuan suatu tanah untuk menyuplai unsur hara yang tersedia bagi tanaman untuk mendukung pertumbuhan dan produksi tanaman. Unsure hara dalam bentuk tersedia dapat diserap akar tanaman. Suplai unsure hara tersedia dipengaruhi oleh sifat-sifat tanah yaitu sifat fisika,kimia, dan biologi tanah. Ketiga sifat ini saling berinteraksi dalam mengkondisikan tanah, apakah subur atau tidak. (Lahuddin :2007)

Nutrisi mineral yang berasal dari tanah, yang dilarutkan dalam air dan diserap melalui akar tanaman tidak selalu cukup terkandung dalam tanah untuk tanaman tumbuh sehat. Inilah sebabnya mengapa banyak petani dan tukang kebun menggunakan pupuk untuk menambahkan nutrisi ke tanah. Nutrisi mineral dibagi menjadi dua kelompok yaitu

a.         Makronutrients

Makronutrients dapat dibagi menjadi dua kelompok lagi yaitu nutrisi primer dan sekunder. Nutrisi primer terdiri dari nitrogen (N), fosfor (P), dan kalium (K). Nutrisi ini jumlahnya kurang di tanah karena tanaman menggunakan dalam jumlah yang banyak untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup. Nutrisi sekunder adalah kalsium (Ca), magnesium (Mg), dan belerang (S). Biasanya terkandung culup di dalam tanah sehingga pemupukan tidak selalu diperlukan. Selain itu, sejumlah besar Kalsium dan Magnesium ditambahkan pada tanah asam dengan kapur

b.        Mikronutrien

Mikronutrien merupakan elemen penting bagi pertumbuhan tanaman yang dibutuhkan hanya dalam jumlah sangat kecil (mikro). Elemen ini kadang-kadang disebut unsur minor namun penggunaan istilah mikronutrien didorong oleh American Society of Agronomi dan Ilmu Tanah Society of America. Yang termasuk mikronutrein adalah boron (B), tembaga (Cu), besi (Fe), klorida (Cl), mangan (Mn), molibdenum (Mo) dan seng (Zn). Daur ulang bahan organik seperti potongan rumput dan daun pohon adalah cara terbaik memberikan mikronutrien (serta macronutrients) untuk tanaman tumbuh.

Makronutrient dan mikronutrient tersebut merupakan unsur esensial yang diperlukan oleh tanaman untuk pertumbuhannya. Unsur tersebut esensial karena memiliki beberapa kriteria  yang ditetapkan oleh Arnon dan Stout pada tahun 1939, yang menyatakan bahwa elemen penting:

1.      Harus dibutuhkan untuk penyelesaian siklus hidup tanaman.

2.      Tidak akan tergantikan oleh elemen lain.

3.      Harus langsung terlibat dalam metabolisme tanaman, yaitu harus diperlukan untuk fungsi fisiologis tertentu.

Untuk persyaratan yang keempat Arnon dan Stout menambahkan

4.        Elemen harus dibutuhkan oleh sejumlah besar jenis tumbuhan, bukan hanya spesies tunggal atau dua.

Namun para ahli sulit untuk menentukan macam serta jumlah unsur esensial yang diperlukan oleh tumbuhan. Oleh karena itu, mereka menumbuhkan tanaman dengan akar yang terendam dalam larutan garam mineral yang susunan kimianya tertentu dan terbatas, dengan menggunakan bahan kimia murnipenanaman ini disebut biakan larutan atau hidroponik. Sejak ditemukan biakan hidroponik, pengendalian yang lebih pasti terhadap unsure yang tersedia bagi tumbuhan menjadi mungkin dilakukan. Ini terbukti penting, khususnya untuk beberapa unsure yang dibutuhkan hanya dalam jumlah yang sangat kecil. (Salisbury,1995:129)

Banyak formula larutan hara yang baik dihasilkan dari kajian tentang komposisi tumbuhan dan dari pemberian berbagai konsentrasi unsure pada tumbuhan. Salah stunya resep dari pelopor hara mineral di amerika serikat Dennis R Hoagland dan Daniel A Arnon yang merupakan hasil perbaikan resep John Shive oleh Harold A Evans. Keduanya memiliki unsure penting dalam jumlah yang memungkinkan pertumbuhan secara baik pada tumbuhan tingkat tinggi, tapi larutan yang ideal bagi suatu spesies jarang baik pula bagi spesies lain. Larutan Hoagland merupakan larutan yang mengandung unsure-unsur esensial yang diperlukan oleh tanaman. (Salisbury,1995:130)

Salah satu unsur esensial yang diperlukan oleh tanaman adalah Cu (tembaga). Tembaga diperlukan oleh tumbuhan dalam jumlah yang sedikit. Tembaga diserap dalam bentuk ion kupri valensi dua (Cu2+) di tanah beraerasi, atau bentuk ion kupro bervalensi satu di tanah basah yang mengandung sedikit oksigen. Cu2+ dikelat pada berbagai senywa tanah, dan ini yang paling diharapkan dapat menyediakan tembaga di permukaan akar. Karena hanya sejumlah kecil saja yang dibutuhkan oleh tumbuhan, tembaga mudah menjadi racun pada biakan tumbuhan, kecuali jika jumlahnya diatur dengan baik. Tembaga terdapat pada beberapa enzim atau protein yang berperan dalam proses oksidasi dan reduksi. Dua contoh yang perlu dicatat adalah sitokrom oksidase, yaitu enzim respirasi dalam mitokondria dan plastosianin, suatu protein kloroplas. (Salisbury,1995:148)

Kekurangan salah satu atau beberapa unsur hara akan mengakibatkan pertumbuhan tanaman tidak sebagaimana mestinya yaitu ada kelainan atau penyimpangan-penyimpangan dan banyak pula tanaman yang mati muda. Gejala kekurangan ini cepat atau lambat akan terlihat pada tanaman, tergantung pada jenis dan sifat tanaman. Ada tanaman yang cepat sekali memperlihatkan tanda-tanda kekurangan atau sebaliknya ada yang lambat. Pada umumnya pertama-tama akan terlihat pada bagian tanaman yang melakukan kegiatan fisiologis terbesar yaitu pada bagian yang ada di atas tanah terutama pada daun-daunnya. Sedangkan untuk tanaman yang kekurangan unsure Cu akan memperlihatkan cirri-ciri sebagai berikut

a	Pada bagian daun, terutama daun-daun yang masih muda tampak layu dan kemudian mati (die back), sedang ranting-rantingnya berubah warna pula menjadi coklat dan mati
b	Ujung daun secara tidak merata sering ditemukan layu, malah kadang-kadang klorosis, sekalipun jaringan-jaringannya tidak ada yang mati
c	Pada tanaman jeruk kekurangan unsur hara tembaga ini menyebabkan daun berwarna hijau gelap dan berukuran besar, ranting berwarna coklat dan mati, buah kecil dan berwarna coklat
d	Pada bagian buah, buah-buahan tanaman pada umumnya kecil-kecil warna coklat dan bagian dalamnya didapatkan sejenis perekat (gum).

 (kusnadi:2008)