I.
PENDAHULUAN
Mikrobiologi pengolahan pangan adalah ilmu yang mempelajari pengaruh proses pengolahan
terhadap
sel
mikroorganisme
termasuk
mikroorgan mikroorganisme isme terhadap terhadap pengolahan pengolahan. Disa Disamp mpin ing g
mekanisme
ketahanan
itu itu ilmu ilmu ini juga juga mempel mempelaj ajar arii
perubahan-perubahan mikrobiologi pada p ada makanan selama dan setelah proses pengolahan, baik perubahan-perubahan yang merugikan seperti kebusukan dan keracunan makanan, maupun perubahan-perubahan yang yang menguntungkan seperti fermentasi makanan. Pros Proses es pengo pengola lahan han dan dan peng pengawe aweta tan n makan makanan an tidak tidak sela selalu lu dapat dapat mence mencega gah h semu semuaa perubahan-perubahan yang merugikan. Sebagai contoh, pada makanan yang telah diawet diawetkan kan dengan dengan pembek pembekuan uan atau atau pengeri pengeringa ngan n , enzim-e enzim-enzi nzim m yang yang terdap terdapat at dalam dalam bahan pangan masih mungkin aktif dan menyebabkan perubahan warna, tekstur maupun cita rasa produk. leh karena itu baik proses pembekuan maupun pengeringan sebaiknya didahului dengan proses pemanasan, yaitu proses blansir, untuk menginaktifkan enzimenzim yang terdapat di dalam bahan pangan mentah. Mikroorganis nisme
maupun
enzim-enz -enziim
yang ang
terdapat
di
dal dalam
sel
mikroorgan mikroorganisme isme mempunyai mempunyai ketahanan ketahanan yang berbeda-beda berbeda-beda terhadap terhadap berbagai berbagai proses proses pengolahan dan pengawetan. Sebagai contoh, penyimpanan makanan pada suhu rendah pada
umumnya
dapat
menghambat
pertumbuhan
mikroorganisme,
tetapi
suhu
penyimpanan tersebut bahkan dapat merangsang pertumbuhan mikroorganisme yang bersifat psikrofilik yang dapat menyebabkan kebusukan makanan. Demikian juga penambahan garampada umumnya menghambat kebanyakan mikroorganisme, tetapi dapat merangsang merangsang pertumbuhan pertumbuhan bakteri bakteri halofilik halofilik yang sering sering mengakibatka mengakibatkan n perubahan perubahan warna. Setiap Setiap produk olahan pangan mempunyai mempunyai karakterist karakteristik ik yang berbeda, dimana dimana sifat-sifat tersebut terutama dipengaruhi oleh komposisi bahan pangan, cara pengolahan, dan kondisi penyimpanannya. leh karena itu sifat mikrobiologi dari masimg-masing produk tersebut juga sangat spesifik . !ara !ara-ca -cara ra anal analis isis is dan dan detek deteksi si mikr mikroor oorga gani nism smee pada pada baha bahan n panga pangan n perl perlu u dikembangkan menggunakan metode baru yang lebih cepat dan sensitif, karena metode
"
kon#ensional yang umum digunakan sampai sekarang selaim memerlukan alat-alat gelas dalam jumlah cukup banyak. Metode-metode baru yang banyak dikembangkan sekarang term termas asuk uk meto metode de-m -met etode ode untu untuk k mend mendet etek eksi si berb berbag agai ai bakt bakter erii pato patoge gen n dan toks toksin in mikroorganisme secara lebih cepat dan sensitif. Dalam mikrobiologi pengolahan pangan, perkembangan dalam bidang rekayasa genetik di negara-negara yang sudah maju perlu diikuti supaya kita tidak ketinggalan dalam pengembangan teknologi. $ekayasa genetik yang banyak dikembangkan sampai sekarang adalah dalam bidang fermentasi industrial, industrial, misalnya misalnya pengembangan galur-galur mikroorganisme yang berpotensi untuk memproduksi suatu komponen makan atan bahan tambahan makanan.
%
II. II.
EKO EK OLO LOG GI MIK MIKROO ROORGAN RGANIS ISME ME PADA MAK MAKANAN ANAN
Jumlah dan jenis populasi mi!oo!"anisme pada maanan #an" $e!dapa$ dalam dalam %e! %e!%a"a %a"aii maana maanan n san"a$ san"a$ spesi&i spesi&i. . Hal ini dise%a% dise%a%an an a!ena a!ena pen"a!u pen"a!uh h sele$i& #an" $e!jadi $e!hadap jumlah dan jenis mi!oo!"anisme pada maanan' sehin""a sa$u a$au %e%e!apa jenis mi!oo!"anisme menjadi dominan da!ipada #an" lainn#a dan me!upaan mi!oo!"anisme #an" spesi&i pada maanan $e!$en$u.
Mikroorganisme yang terdapat pada makanan dapat berasal dari berbagai sumber sepert sepertii tanah, tanah, debu, debu, air permuk permukaan aan,, salura saluran n pencer pencernaa naan n manusi manusiaa dan hewan, hewan, salura saluran n pernafasan manusia dan hewan, dan lingkungan pemeliharaan, persiapan, penyimpanan dan pengolahan. &eberapa parameter yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme pada makanan menentukan apakah suatu mikroorganisme dapat tetap dorman ,mati atau tetap hidup subur sehingga tetap dominan pada makanan, tersebut. (a$o!)&a$o! #an" mempen"a!uhi jumlah dan jenis mi!oo!"anisme pada maanan dapa$ di%edaan a$as * &a$o! u$ama' #ai$u &a$o! in$!insi' &a$o! es$!insi' &a$o! pen"olahan' dan &a$o! implisi$.
(AK+OR IN+RINSIK
SifatSifat-sif sifat at fisik, fisik, kimia kimia dan strukt struktur ur makana makanan n yang yang mmemp mmempenga engaruh ruhii popula populasi si dan pertumbuhan mikroorganisme disebut faktor intrinsik. intrinsik. 'aktor-faktor tersebut terdiri terdiri dari (
". p ) %. *kti *kti#i #ita tass air air +aw . Potens Potensii oksi oksidas dasii reduk reduksi si +h +h /. 0and 0andun unga gan n nut nutri risi si 1. Senya Senyawa wa anti antimi mikr kroba oba 2. Stru Strukt ktur ur biol biolog ogii
Nilai pH
0ebanyakan mikroorganisme tumbuh baik pada p) 2,2 3 4.1 dan hanya beberapa yang yang dapa dapatt tum tumbuh buh pada pada p) di gawa gawah h p) /.5. /.5. &akt &akter erii memp mempun uny yai kisa kisara ran n p) pertumbuhan yang lebih sempit dibandingkan dengan kapang atau kamir, sebagai contoh kebanyakan bakteri tidak dapat tumbuh di bawah p) / dan di atas p) 6.5, sedangkan kapang kapang mempuny mempunyai ai kisara kisaran n p) pertum pertumbuha buhan n ".1 sampai sampai 6.5 3 6.1. leh karena karena itu makanan yang mempunyai p) lebih rendah akan semakin awet karena semakin sedikit jenis mikroorganisme yang dapat tumbuh. 7ilai p) atau keasaman makanan dipengaruhi oleh asam yang terdapat pada makanan tersebut. tersebut. *sam *sam di dalam makanan mungkin mungkin terdapat secara secara alamiah, seperti seperti pada buah-buahan asam, atau terbentuk secara fermentasi, misalnya pada yougurt, pikel sayur sayur asin,da asin,dan n sebagai sebagainya nya.. 7ilai 7ilai p) minimu minimum m untuk untuk pertum pertumbuha buhan n mikroo mikroorg rgani anisme sme kadang-kadang dipengaruhi oleh jenis asam yang terdapat di dalam makanan tersebut. Sebagai contoh, beberapa laktobasili dapat tumbuh pada p) yang lebih rendah jika asam yang terdapat pada makanan tersebut berupa asam asetat atau asam laktat.
A$i,i$as ai! -a /
7ilai aw kebanyakan makanan segar adalah di atas 5.88. 0ebanyakan bakteri pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw dibawah dibawah 5.8", sedangkan kebanyakan kebanyakan kamir pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw di bawah 5.66, dan kebanyakan kapang pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw dibawah 5.66. &akteri patogen yang tidak dapat tumbuh pada aw relatif rendah adalah Staphylococcus aureus, aureus, yang dapat tumbuh sampai aw di bawah 5.62, 5.62, seda sedangk ngkan an Clostridium botulinum botulinum tidak dapat tumbuh pada aw paling rendah adalah bakteri halofilik, yaitu sampai aw 5.41, sedangkan kapang 9erofilik dapat tumbuh sampai aw 5.21, dan kamir osmofilik dapat tumbuh sampai aw 5.25.
/
Po$ensi osidasi !edusi -O0R' Eh/
Mikroorganisme berbeda dalam sensiti#itasnya terhadap potensi oksidasi reduksi dari medium pertumbuhannya. Potensi :$ dari substrat menunjukkan kemampuan substrat untuk melepaskan elektron +teroksidasi atau menerima elektron +tereduksi. Potensi :$ dari suatu sistim diberi simbol h. Mikroorganisme aerobik memerlikan nilai h positif +teroksidasi, sedangkan mikroorganisme anaerobik memerlukan nilai h negatif
+terduksi.
0omponen-komponen
yang
menyebabkan
konduksi
reduksi
+anaerobik pada makanan adalah grup sulhidril +-S) di dalam daging dan asam askorbat serta gula-gula pereduksi di dalam buah-buahan dan sayur-sayuran. Selain itu tekanan oksigen di atmosfir yang terdapat disekitar makanan juga mempengsruhi potensi :$. &eberapa bakteri aerobik tumbuh lebih baik pada kondisi tereduksi, dan bakteri tersebut disubut bakteri mikroaerofilik. &eberapa contoh bakteri mikroaerofilik adalah laktobasili dan srteptokoki. &eberapa bakteri mempunyai kemampuan untuk tumbuh pada keadaan aerobik ataupun anaerobik dan disebut anaerob fakultatif. 0ebanyakan kapang dan kamir yang tumbuh pada makanan bersifat aerobik, dan hanya beberapa yang bersifat fakultatif anaerobik.
Kandun"an nu$!isi
;ntuk dapat tumbuh dan berfungsi secara normal mikroorganisme membutuhkan komponen-komponen sebagai berikut ( ". *ir %. Sumber energi . Sumber 7itogen /.
1
Dari kebutuhan nutrien untuk pertumbuhan kapang mempunyai kebutuhan nutien yang paling minimal, diikuti dengan kamir, kemudian bakteri gram negatif, sedangkan bakteri gram positif mempunyai kebutuhan nutrien yang paling tinggi. Sebagai sumber energi, mikroorganisme pangan dapat menggunakan berbagai gula ,alkohol, dan asam amino. &eberapa mikroorganisme dapat menggunakan sumber karbohidrat yang lebih kompleks seperti pati, sellulose, dengan terlebih dahulu memecahkannya menjadi unit-unit yang lebih sederhana. =emak dapat juga digunakan oleh beberapa mikroorganisme tertentu sebagai sumber energi. Sumber nitrogen utama bagi mikroorganisme heterofilik adalah asam amino, &erbagai senyawa sumber nitrogen juga dapat digunakan sebagai mikroorganisme. &eberapa mikroorganisme dapat menggunakan nukleotida dan asam amino bebas, sedangkan mikroorganisme lainnya dapat menggunakan peptida dan protein. Pada umumnya mikroorganisme akan menggunakan senyawa yang paling sederhanan dulu, yaitu asam amino sebelum menggunakan senyawa yang lebih kompleks seperti protein. Mikrorganisme mungkin membutuhkan #itamin & dalam jumlah kecil. Pada umumnya bakteri gram positif mempunyai kemampuan paling rendah dalam mensintesa semua faktor pertumbuhan yang dibutuhkan, oleh karena itu kedua grup mikroorganisme tersebut sering ditemukan tumbuh pada makanan-makanan yang mempunyai #itamin & rendah.
Sen#aa An$imi!o%a
0etahanan makanan terhadap serangan mikroorganisme juga dipengaruhi oleh adanya senyawa-senyawa antimikroba yang disebut laktenin dan suatu senyawa antikoliform. Selain itu susu mentah mengandung laktoperoksidase yang efektif terhadap streptokoki.Senyawa antimikroba lainnya yaitu lisozim di dalam putih telur dan asam benzoat di dalam beberapa buah-buahan. =ipid dan minyak esensial, misalnya eugenol di dalam cengkeh dan aldehida sinamat di dalam kayu manis, juga mempunyai sifat anti mikroba.
2
S$!u$u! 1iolo"i
&eberapa bahan pangan mempunyai stuktur spesifik yang melindungi terhadap masuknya organisme pembusuk dan proses pembusukan selanjutnya, !ontoh struktu tersebut misalnya kesat pada biji-bijian, kulit buah-buahan, kulit telur, kulit kacang, kulit pada ikan dan hewan, dan sebagainya. Selain itu tekstur bahan pangan juga mempengaruhi kecepatan pembusukan oleh mikroorganisme pembusuk. Sebagai contoh ikan dan daging ayam lebih cepat mengalami kerusakan dan kebusukan dibandingkan dengan daging sapi karena ikan dan daging ayam mempunyai struktur yang lebih lembut dan lunak dibandingkan dengan daging sapi.
(AK+OR EKS+RINSIK
'aktor ekstrinsik adalah kondisi lingkungan penyimpanan yang mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme pada makanan terutama adalah suhu penyimpanan, kelembaban relatif lingkungan, dan susunan gas dilingkungan tempat penyimpanan.
Suhu
&erdasarkan suhu optimum pertumbuhannya, mikroorganisme dapat dibedakan atas tiga grup yaitu( ". psikrofil yang mempunyai suhu optimum 1-"15! dengan kisaran suhu pertumbuhan 1-%55! %. mesofil yang mempunyai suhu optimum %5-/55! dengan kisaran suhu pertumbuhan "5-/15! . termofil yang mempunyai suhu optimun pertumbuhan /1-255! dengan kisaran suhu pertumbuhan %1- 655! Meskipun makanan akan lebih awet jika sisimpana pada suhu yang lebih rendah,tetapi beberapa makanan akan menurub mutunya jika disimpan pada suhu "4
"45! dibandingkan dengan suhu 1-45!. 0ebanyakan sayuran mempunyai suhu penyimpanan terbaik pada suhu sekitar "55!, termasuk kentang ,kubis, seledri dan sebagainya.
Kelem%a%an !ela$i&
0elembaban relatif +$) lingkungan tempat penyimpanan mempengaruhi aw dalam makanan. Makananan dengan aw rendah akan menyerap air jika disimpan dalam lingkungan dengan $) tinggi. Demikian juga sebaliknya makanan dengan aw tinggi akan kehilangan air jika disimpan di dalam ruang dengan $) rendah. Penyimpanan makanan di dalam ruangan dengan $) rendah dapat mencegah kebusukan mikroorganisme, akan tetapi pada $) yang rendah makanan juga akan kehilangan sebahagian airnya sehingga mengerut dan menurunkan mutu makanan. Dalam memilih $) lingkungan yang tepat, perlu diperhatikan kemungkinan pertumbuhan mikroorganisme pembusuk dengan tetap mempertahankan mutu makan yang disimpan.
Susunan Gas A$mos&i!
Penyimpanan buah-buahan di dalam ruang dengan konsentrasi yang !% dinaikkan sampai "5 > ternyata dapat mencegah pertumbuhan kapang yang biasanya menyerang buah-buahan. !ara penyimpanan ini disebut controlled atmosphere storage + CA storage, dimana !% ditambahkan ke dalam ruangan dari sumber mekanis atau menggunakan es kering +!% padat. Dengan CA storage kematangan buah-buahan dapat juga diperlambat, dan hal ini diduga disebabkan karena !% bersifat sebagai inhibitor kompetitif bagi etilen yang berperan dalam kematangan buah-buahan. Selain !%, zon + juga mempunyai effek mengawet terhadap beberapa makanan, dengan konsentrasi beberapa ppm, ozon terbukti dapat mencegah pertumbuhan beberapa mikroorganisme pembusuk. 0arena ozon termasuk senyawa pengoksidasi kuat, maka ozon tidak dapat digunakan untuk mengawet makan dengan kadar lipid yang tinggi karena akan menyebabkan ketengikan pada makanan tersebut. ?umlah dan jenis mikroorganisme yang tumbuh pada makanan sangat dipengaruhi ada tidaknya oksigen 6
disekelilingnya. Daging yang disimpan pada suhu rendah kebanyakan terkontaminasi oleh bakteri gram negatif yang bersifat psikrofil. Pada kondisi penyimpanan aerobik bakteri dominan pada karkas daging yang disimpana pada suhu rendah +lemari es adalah bakteri gram negatif berbentuk batang dan pembentuk lendir, sedangkan persentase bakteri gram positip menurun selama beberapa jam penyimpanan. Sebaliknya padadaging yang dipak secara #akum +kondisi aerobik dan disimpan pada penyimpanan yang sama, bakteri yang dominan adalah bakteri gram positifp yang bersifat anaerobik fakultatif dan menyebabkan keasaman atau penurunan p) daging. Selama penyimpanan #akum, jumlah bakteri gram negatip pada daging menurun.
(AK+OR IMPLISI+
'aktor implisit adalah parameter biotik yang mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme yang terdapat di dalam makanan yang meliputi antagonisme, sinergisme dan sintrofisme. Sinergisme dan antagonisme terjadi terutama melalui pembentukan senyawa perangsang + untuk sinergisme atau pen ghambat untuk + antagonisme . !ontoh senyawa penghambat yang terbentuk oleh mikroorganisme misalnya adalah bakteriosin. Sintrofisme adalah pertumbuhan antara dua mikroorganisme sehingga membentuk kondisi nutrisi yang memungkinkan mikroba lainnnya untuk tumbuh. Meskipun mikroorganisme patogen dan pembusuk terdapat dalam makanan , tetapi kadang-kadang tidak terjadi keracunan atau kebusukan makanan karena pertumbuhan dan metabolisme dari mikroorganisme patogen atau pembusuk tersebut dihambat melalui reaksi antagonistik oleh mikroorganisme lainnya. @abel berikut menunjukkan mikroorganisme yang
umum
terdapat
dalam
bahan
pangan
mikroorganisme lainnya.
8
dan
bersifat
antagonis
terhadap
@abel ". &eberapa contoh interaksi antagonistik diantara mikroorganisme pada bahan pangan Mikroorganisme
Mikroorganisme yang mempunyai pengaruh antagonistik
Clostridium botulinum
&acillus spp Brevibacterium linen Clostridium perfringens Clostridium sporogenes Enterobacriaceae Lactobacillsceae Pseudomonan aeroginosa Streptococcus lactis Clostridium sporogenes Lactobacillaceae Lactobacillaceae Eschericia coli Lactobacillaceae Aeromonas Bacillus spp Enterobacteriaceae Lactobacillaceceae Pseudomonas
Clostridium perfringens Escherichia coli Salmonella Staphylococcus aureus
0hamir
Aeromonas spp Alcaligenes spp Pseudomonas spp Vibrio spp
(AK+OR PENGOLAHAN
Setelah seleksi faktor intrinsik dan ekstrinsik , jumlah dan jenis mikroorganisme yang terdapat dalam makanan juga dipengaruhi oleh proses pengolahan yang dilakukan terhadap makanan tersebut. Perlakuan panas, irradiasi dan penggunaan senyawa pensteril seperti etilen oksida pada umumnya dapat membunuh semua mikrorganisme pembusuk. Disamping itu beberapa tahap dalam proses pengolahan kadang-kadang menambah jumlah dan jenis mikroorganisme yang terdapat dalam makanan, misalnya proses pencucian bahan menggunakan air yang kurang bersih, kontaminasi dari alat- alat pengolahan
yang
digunakan,
penyimpanan
yang
baik
untuk
pertumbuhan
mikroorganisme dan sebagainya.
PENGARUH +O+AL
Semua faktor-faktor yang disebut diatas mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme di dalam makanan. @etapi dari faktor-faktor tersebut, terutama p), aw "5
,dan adanya senyawa antimikroba, membedakan makanan ke dalam tiga kelompok berdasarkan ketahanannya terhadap serangan mikroorganisme. &erdasarkan daya awetnya , makananan dibedakan atas tiga kelompok yaitu(
". &ahan pangan yang mudah rusak misalnya daging, ikan, susu dan sebagainya %. &ahan pangan yang agak awet karena telah mengalami proses pengolahan, misalnya jem, susu kental manis, sosis dan sebagainya . &ahan pangan yang tahan +awet, misalnya makanan-makanan kering.
Pada bahan segar seperti daging, susu, telur, daging ayam dan ikan segar, mikroorganisme yang dominan adalah terutama adalah bakteri gram negatif berbentuk batang yang bersifat psikrofilik. Pada bahan pangan yang telah mengalami proses pasteurisasi, bakteri gram negatif pada umumnya akan mati dan masih tahan terhadap pasturisasi adalah streptokoki grup D. Penurunan aw makanan akan mengubah mikroflora pada makanan tersebut. &ahan makanan yang diturunkan awnya sampai 5.82 dan dikombinasi dengan penurunan p), penambahan bahan pengawet, serta pengemasan yang baik mempunyai daya tahan simpan sampai beberapa minggu pada suhu dibawah "5o!. Mikroorganisme yang dominan pada makanan semacam ini terutama adalah laktobacilli, streptokoki, kapang dan kamir. Makanan yang awnya diturunkan sampai 5.61 pada umumnya tidak ditumbuhi oleh bakteri tetapi yang dominan adalah kapang dan kamir. ?ika aw makanan diturnkan lagi sampai 5.65, hanya kapang yang dapat tumbuh pada aw tersebut Pada makanan yang disterelisasi dengan cara pengalengan, hanya bakteri pembentuk spora yan masih dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan.
""
III.
MIKROORGANISME INDIKA+OR PADA PRODUK PANGAN OLAH
Pen""olon"an Mi!oo!"anisme India$o!
Mikroorganisme indikator pada produk pangan olah merupakan mikroorganisme yang dapat digunakan sebagai batasan penetapan mutu suatu produk pangan olah. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator mutu suatu produk pangan olah dapat dibedakan ke dalam tiga kelompok yaitu ( ". Mikroorganisme indikator keamanan %. Mikroorganisme indikator sanitasi pengolahan . Mikroorganisme indikator kebusukan Mikroorganisme indikator keamanan pangan terdiri dari mikroorganisme patogen yang sering ditemukan pada produk pangan tertentu. Mikroorganisme patogen tersebut dapat dibedakan atas mikroorganisme penyebab infeksi dan penyebab keracunan makanan. !ontoh Salmonella merupakan bakteri patogen yang sering ditemukan sebagai indikator
keamanan produk-produk
daging, udang
beku dan telur, sedangkan
Staphylococus aureus digunakan sebagai indikator keamanan produk-produk daging olah beragam seperti sosis, daging asap dan ikan. Mikroorganisme
indikator
sanitasi
pengolahan
pangan
terdiri
dari
mikroorganisme yang mungkin mencemari makanan selama pengolahan. Pengujian terhadap mikroorganisme sanitasi pengolahan dilakukan segera setelah peng olahan, tidak Setelah penyimpanan atau transpor. Mikroorganisme tersebut dapat berasal dari berbagai sumber misalnya dari alat-alat pengolahan yang digunakan, baik untuk pencucian bahan makanan, maupun yang langsung yang digunakan pada pengolahan, dari pekerja pengolah makanan, atau dari hewan-hewan yang mencemari tempat pengolahan . Mikroorganisme
indikator
kebusukan makanan dapat digunakan sebagai
penetapan daya tahan simpan suatu produk pangan olah, sehingga dapat diketahui masa kadaluwarsa produk-produk tersebut. Semakin tinggi jumlah mikroorganisme pembusuk, semakin rendah daya tahan simpannya. ?enis mikroorganisme indikator, baik indikator keamanan, sanitasi maupun kebusukan, berbeda-beda untuk setiap jenis produk pangan olah, yaitu tergantung dari "%
jenis dan komposisi produk pangan dan proses pengolahan yang diterapkan. &erikut ini akan dibahas mikroorganisme indikator dikelompokkan berdasarkan kelompok komoditi pangan olah, yaitu produk sayuran, produk daging dan unggas, produk susu, dan produk hasil perairan seperti ikan, udang dan kerang.
PRODUK SA2URAN
Produk sayuran yang akan dibahas adalah terutama sayuran beku dan sayuran kaleng karena kedua produk tersebut dianggap produk sayuran yang populer. Produk sayuran kering tidak dibahas karena dianggap sebagai produk yang kurang populer, dan karena bentuknya kering maka relatif aman dan tahan lama disimpan.
Sa#u!an %eu
Sayuran pada umumnya terkontaminasi oleh bakteri yang tergolong koliform, dan bakteri tersebut mungkin masih ada pada setiap tahap pengolahan. Dari sur#ey yang dilakukan oleh Splittstoesser dan Aettergreen +"86" terhadap sayuran yang dibekukan melaporkan bahwa Enterobacter dan Klebsiella merupakan mikroflora normal yang terdapat pada sayuran sejak di kebun oleh karena itu keberadaannya di dalam produk sayuran tidak dapat digunakan sebagai indikator sanitasi. Sebaliknya sayuran pada umumnya jarang terkontaminasi oleh koliform fekal yaitu Escherichia coli oleh karena itu keberadaannya di dalam sayur-sayuran dapat digunakan sebagai indikator sanitasi. Mengapa sayuran beku jarang terkontaminasi oleh Escherichia coli B beberapa kemungkinan yang dapat diterangkan adalah sebagai berikut ( ". Sayuran jarang terkontaminasi oleh kotoran manusia maupun hewan, kecuali jika setelah pemanenan
sayuran kemudian
terkontaminasi oleh kotoran. %. Sayuran bukan merupakan habitat normal E! coli
"
dicuci dengan
air yang
. 0emungkinan terjadi kontaminasi kotoran maupun koliform fekal pada sayursayuran, tetapi E!coli merupakan bakteri yang sensitif terhadap proses blansir dan pembekuan sehingga tidak akan terdeteksi pada sayuran beku
Sa#u!an alen"
Sayuran kaleng adalah sayuran yang diproses dengan cara sterilisasi komersial di dalam kaleng sehingga diharapkan sayuran tersebut sudah bebas dari mikroorganisme patogen dan pembusuk yang dapaCt tumbuh selama penyimpanan pada suhu penyimpanan yang normal +suhu kamar. Makanan kaleng tidak diharapkan steril jika disimpan pada suhu yang relatif tinggi, misalnya suhu 15 - 115!, karena bakteri termofilik yang mungkin tumbuh pada suhu tersebut dan mengakibatkan kebusukan. 0arena sifatnya yang steril komersial, maka mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator terutama adalah mikroorganisme yang bersifat mesofilik, meskipun pengujian terhadap bakteri termofilik juga diperlukan untuk mengetahui mutu mikrobiologi makanan kalengan tersebut. ?adi sebagai indikator kebusukan dapat ditetapkan jumlah bakteri yang secara anaerobik maupun aerobik dengan suhu inkubasi %5! untuk bakteri mesofilik dan 115! untuk bateri termofilik. &eberapa pengujian mikrobiologi yang lebih spesifik juga dapat dilakukan untuk mengetahui indikator kebusukan suatu sayuran dalam kaleng terdapat jumlah bakteri pembentuk asam tanpa gas misalnya Bacillus stearothermophilus pada sayuran atau makanan lain berasam rendah, dan B! coagulans "B! thermoacidurans# pada sayuran atau makanan lain yang bersifat asam. &eberapa bakteri perusak makanan kaleng bersifat proteolitik dan membentuk hidrogen sulfida sehingga makanan kaleng menjadi busuk dan bewarna hitam karena terjadinya kerusakan reaksi antara sulfida dengan besi. &akteri yang menyebabkan kerusakan tersebut misalnya Clostridium nigrificans yang bersifat anaerobik dan B. betanigrificans yang bersifat anaerobik fakultatif, keduanya bersifat termofilik. Pengujian terhadap mutu keamanan makanan kaleng terutama dilakukan terhadap adanya spora bakteri Clostridium botulinun. &akteri ini tergolong bakteri anaerobik
"/
berbentuk spora dan bersifat mesofilik, dan merupakan bakteri pembentuk neurotoksin yang dapat mengakibatkan keracunan yang bersifat fatal. Pengujian terhadap mikroorganisme indikator sanitasi biasanya dilakukan terhadap makanan kaleng , karena pemanasan yang tinggi selama proses sterilisasi akan membentuk semua sel #egetatif mikroorganisme. 0ontaminasi kembali mungkin terjadi selama penyimpanan, misalnya pada kaleng yang bocor.
P!odu da"in" un""as Pengujian terhadap mikroorganisme indikator pada produk daging dan unggas dilakukan untuk beberapa tujuan tertentu yaitu untuk menjamin keamanannya secara mikroorgannisme biologis, mengetahui kondisi sanitasi selama pengolahan, dan mengetahui daya tahan simpan produk. *lasan menggunakan mikroorganisme indikator adalah untuk memantau mutu bahan mentah yang digunakan, kodisi pengolahan, dan mutu produk pada berbagai tahap pengolahan dan distribusi.
+a%el 3. Mi!oo!"anisme india$o! un$u p!odu)p!odu da"in" dan un""as
ndikator 0emanan
Sanitasi
Daya tahan simpan
Mikroorganisme Salmonella Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Clostridia mesofilik 0oliform Escherichia coli Enterokoki 0apang dan 0amir &akteri asam laktat Pseudomonas
India$o! eamanan pan"an Produk-produk daging dan unggas sering merupakan sumber keracunan makanan. &akteri patogen yang sering mencemari produk-produk tersebut terutama adalah Staphylococcus aureus, Salmonella dan Clostridium perfringens! Staphylococcus aureus "1
sering mencemari produk-produk daging yang diolah dengan kadar garam relatif tinggi, seperti sosis dan ham, sedangkan Salmonella sering ditemukan pada produk-produk dan unggas yang masih mentah atau telah diolah setengah matang, dan C! perfringens sering ditemukan pada produk-produk daging dan unggas yang dipanggang atau dibakar. &akteri patogen lain yang mungkin ditemukan pada produk-produk daging tetapi relatif jarang dibandingkan dengan ketiga bakteri patogen diatas adalah Clostridium botulinum dan Bacillus cereus. Di ndonesia, kasus keracunan makanan yang disebabkan oleh produk-produk daging dan unggas belum banyak dilaporkan dan dicatat dengan baik, karena gejalanya pada umumnya bukan merupakan penyakit menular tetapi suatu gejala keracunan. &erbagai cara dapat dilakukan untuk meningkatkan keamanan produk-produk daging dan unggas antara lain ( ". Penetapan proses terkontrol. Dalam proses terkontrol *nalysis. Sistim ini terdiri dari tahap e#aluasi proses dalam industri dan identifikasi titik kritis yang harus dikontrol, kemudian mengembangkan program monitoring untuk memastikan bahwa titik kritis tersebut telah berhasil dikontrol. Dalam proses pengolahan produk-produk daging terdapat dua titik kontrol kritis yang harus dimonitor untuk meningkatkan keamanan produk yaitu, a Penggunaan suhu dan waktu yang tepat untuk pemanasan dan pendinginan produk. b
Mencegah kontaminasi silang daging mentah ke daging yang telah masak
%. 'ormulasi produk. &erbagai bahan mentah dapat ditambahkan ke dalam produk produk daging olah untuk mencegah pertumbuhan mikroba patogen, misalnya karbohidrat yang dapat difermentasi menjadi asam , asap kayu, asidulan, garam dan natrium nitrit. . Penggunaan wadah pengemas dan label yang tepat. Sebagai contoh, pengemasan #akum
dapat
menghambat
pertumbuhan
Staphylococcus
aureus
jika
dikombinasikan dengan penambahan garam. =abel pada wadah pengemas dapat digunakan sebagaimedia instruksi kepada konsumen mengenai cara yang tepat untuk penyimpanan dan konsumsi produk.
"2
/. 0ombinasi dua atau tiga cara di atas.Produk akan aman untuk dikonsumsi jika diproduksi melalui suatu proses pengolahan yang terkontrol dimana mikroba patogen dapat dimusnahkan, dikombinasi dengan penambahan bahan-bahan yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen yang masih hidup, dan dikemas sedemikian rupa sehingga pertumbuhan bakteri patogen dapat dihambat dengan label yang memberikan informasi mengenai cara penanganan dan penyimpanan produk. &erbagai faktor mempengaruhi tingkat keamanan produk-produk daging dan unggas olahan dapat dilihat pada tabel India$o! sani$asi
Mutu sanitasi produk-produk daging dan unggas biasanya ditentukan berdasarkan jumlah hitungan cawan aerobik pada suhu 1 3 45!, jumlah koliform, dan ada tidaknya E! coli. Pengujian terhadap mikroorganisme indikator sanitasi dilakukan segera setelah pengolahan, dan untuk mengetahui sumber pencemaran pada produk akhir sebaiknya juga dilakukan pengujian terhadap peralatan dan bahan bah an yang digunakan
"4
+a%el 4. (a$o!)&a$o! #an" mempen"a!uhi $in"a$ eamanan p!odu)p!odu da"in" dan un""as (a$o! Penen$u kstrinsik Suhu pengolahan •
•
0ondisi penyimpanan
•
Mikroba kompetitif
•
Pengemasan
Suhu dan waktu pemanasan dan pendinginan Suhu dan waktu penyimpanan ?enis dan jumlah mikroba nonpatogen yang ada setelah pengolahan atau karena kontaminasi setelah proses ?enis pengemas ?umlah oksigen setelah penutupan dan selama penyimpanan 0eterangan untuk penangaan:penyimpanan produk
ntrinsik E
p)
E
Faram
E
$esidu nitrit
E *skorbat, iso askorbat
?enis dan jumlah karbohidrat Pertumbuhan bakteri asam laktat Penggunaan asidulan atau fosfat 0onsentrasi garam ?umlah nitrit 7ilai p) produk Suhu dan waktu pengolahan dan penyimpanan 0andungan besi Pertumbuhan mikroba penurun nitrat Suhu dan waktu pengolahan dan penyimpanan ?enis daging dan bahan tambahan
E &esi E 'osfat E &ahan lain +asap
?enis dan jumlah yang ditambahkan ?enis dan jumlah yang ditambahkan
. Pengujian hitungan cawan aerobik yang dilakukan pada suhu 1 3 45! selama dua hari bertujuan untuk mendeteksi bakteri yang berasal dari pekerja pengolah makanan dan hewan yang diolah, baik dari saluran pencernaan, saluran pernafasan, kulit, maupun sumber lainnya dan mendeteksi bakteri yang berasal dari alat-alat pengolahan yang tercemar oleh kedua sumber tersebut. Penggunaan suhu dan waktu inkubasi tersebut juga dapat mendeteksi mikroflora normal yang terdapat pada alat-alat pengolahan. ?umlah hitungan cawan pada suhu 1 3 45! selama dua hari menunjukkan tingkat sanitasi makanan. Penggunaan suhu inkubasi yang lebih rendah, yaitu /./ 3 55! dapat juga "6
dilaksanakan tetapi lebih tepat digunakan untuk mendeteksi mikroorganisme indikator kebusukan daripada indikator sanitasi, meskipun beberapa koliform dilaporkan dapat berkembang biak pada suhu rendah. nformasi yang diperoleh dari pengujian mikroorganisme indikator sanitasi bergantung kepada apakah produk tersebut dalam keadaan mentah atau siap untuk dimakan. ;ntuk bahan pangan mentah, jumlah koliform dan E! coli menunjukkan tingkat kontaminasi pada proses penyembelihan:pemotongan hewan . Pada daging unggas, pencemaran oleh mikroorganisme indikator dan Salmonella seringkali terjadi ketika hewan berada dalam peternakan sebelum pemotongan. Selama pemotongan misalnya dapat dilakukan tindakan-tindakan pencegahan untuk untuk menurunkan tingkat pencemaran yang terjadi. Salah satu contoh misalnya dengan cara membuang isi perut tanpa memotong atau melukai usus. Selama pengolahan daging, jumlah mikroorganisme mungkin dapat meningkat pada beberapa tahap pengolahan, misalnya waktu pemisahan tulang dari daging, baik dengan menggunakan
mesin
maupun dengan tangan,
pada waktu
pencucian,
penggilingan, dan sebagainya. Perendaman daging di dalam larutan garam dapat merangsang pertumbuhan bakteri yang tahan garam seperti S! aureus.
India$o! e%usuan
Daya tahan simpan produk-produk daging dan unggas dapat diketahui dari kandungan mikroorganisme pembusuk di dalamnya. ?enis kebusukan yang umum terjadi dipengaruhi oleh jenis produk, komposisi produk, proses termal yang diterapkan terhadap produk, kontaminasi selama pengolahan dan pengepakan, cara pengepakan, dan suhu serta waktu penyimpanan. Pemilihan mikrorganisme indikator kebusukan ber#ariasi tergantung dari jenis produk. ;ntuk daging segar yang belum diolah, dimana kebusukan biasanya disebabkan oleh bakteri gram negatif berbentuk batang seperti Pseudomonas, biasanya ditetapkan jumlah hitungan cawan pada suhu %55! selama hari menggunakan Plate !ount *gar +P!*. ?ika produk-produk daging dipak di dalam plastik yang tidak tembus oksigen,
"8
misalnya pada sosis yang dipak secara #akum di dalam plastik, kebusukan disebabkan bakteri asam laktat. ?umlah bakteri asam laktat di dalam produk-produk daging oleh yang dipak secara #akum mempengaruhi kecepatan pembusukan produk yang ditandai antara lain dengan terjadinya perybahan cita rasa menjadi asam dan perubahan warna cairan daging yang keluray yaitu menjadi keputih-putihan. ?umlah hitungan cawan aerobik pada produk-produk yang baru diolah menunjukkan jumlah bakteri yang tahan terhadap proses pengolahan dan tingkat kontaminasi dari peralatan dan sumber lainnya. *kan tetapi daya tahan simpan produk-produk daging yang dipak #akum tidak diketahui dari jumlah hitungan cawan aerobik, karena sebagian besar bakteri yang terhitung dalam uji jumlah mikroorganisme aerobik tidak dapat tumbuh selama penyimpanan dalam keadaan #akum.
P!odu susu Susu mentah dari sapi sehat pada umumnya mengndung mikrorganisme sebanyak "55 3 "5.555 sel:mil dengan rata-rata 155 3 ".555 sel:ml. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator sanitasi pada susu mentah adalah koliform yang tidak boleh melebihi "55 sel:ml. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator dan sekaligus juga menunjukkan bahwa susu tersebut berasal dari sapi yang sakit diantaranya adalah streptokoki, stapilokoki, mikrobakteria, dan brucella. Mikroorganisme indikator pada produk-produk susu olah tidak hanya terdiri dari mikroorganisme yang menunjukkan terjadinya kontaminasi kotoran tetapi juga mikroorganisme yang menunjukkan cara penanganan sebelumnya
termasuk sanitasi
selama pemerahan, suhu penyimpanan, sanitasi alat dan proses pengolahan, dan kemungkinan transfer dari produk-produk lainnya. Mikroorganisme yang biasa diuji pada produk susu oleh terdiri dari koliform, termofil, termodurik, psikotrofik, pembentukan gas, pembentukan spora aerobik dan anaerobik, enterokoki, kapang dan kamir serta kelompok
lainnya
termasuk
beberapa
bakteri
patogen
tertentu.
Pemilihan
mikroorganisme indikator tersebut tergantung kepada jenis produk dan proses yang diterapkan.
%5
Pemilihan mikroorganisme indikator pada produk-produk susu olah sangat ber#ariasi karena sifat-sifat fisik dan kimia berbagai prodik susu ber#ariasi. Produk produk susu dapat dibedakan menjadi lima kelompok besar yaitu(
". Susu cair, baik yang masih mentah, telah mengalami pasteurisasi, maupun susu steril %. Susu kental dan susu bubuk,termasuk bubul whey dan kasein . Mentega /. 0eju dan produk fementasi lainnya 1. s krim dan produk beku lainnya
Perbedaan sifat-sifat dan mutu mikrobiologi diantar produk-produk susu olah tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu (
". !ara konsumsi , yaitu mentah, dipanaskan atau disterilkan. %. Proses pemanasan yang diterapkan , misalnya 215! selama 5 menit atau 4%5! selama "1 detik untuk susu pasteurisasi , ""65! untuk susu e#aporasi atau lebih tinggi lagi. . 0ondisi pengolahan misalnya alamiah seperti dadih atau terkontrol seperti pada keju /. !ara penyimpanan selama penjualan, misalnya lemari es atau dibekukan 1. Penambahan bahan pengawet atau senyawa antimikroba 2. 0eadaan dispersi air dalam produk, misalnya lemak dalam air seperti pada susu, es krim, keju, atau air dalam lemak seperti pada mentega. 4. ;mur simpan produk yang ber#ariasi mulai dari beberapa hari untuk susu pasteurisasi, sampai beberapa bulan untuk keju. 6. Perbedaan p) dari mulai ,1 sampai mendekatai netral 8. Penambahan kultur mikroorganisme dengan kemungkinan produksi antibiotik "5. Perbedaan akti#itas air karena perbedaan dalam penambahan garan, yaitu dari 5, sampai /5 > dan perbedaan kadar air dari % sampai 85>
%"
P!odu Hasil Pe!ai!an
Produk hasil perairan seperti ikan , udang , kerang dan sebagainya mempunyai potensi yang besar sebagai penyebab keracunan makanan. Meskipun makanan-makanan hasil laut segera setelah ditangkap pada umumnya bebas dari pencemaran air yang terpolusi, tetapi kontaminasi oleh bakteri patogen dapat terjadi selama pebgolahan dan penanganan.
kan
segar
yang
baru
ditangkap
pada
umumnya
mengandung
mikroorganisme sebanyak "5% 3 "5 sel per cm% permukaan kulit atau per gram daging. ?umlah ini mungkin dapat mencapai "5 3 "55 kali lebih tinggi, tergantung dari mutu air tempat ikan tersebut di tangkap. ?umlah bakteri di dalam rongga perut ikan tergantung dari jumlah makanan yang terdapat di dalamnya, ber#ariasi dari beberapa ratus sampai "54 sel per gram isi perut ikan. &akteri patogen yang mencemari hasil perairan terutama adalah Clostridum botulinum , Sterptococcus aureus, Sterptococcus pyogenes, Salmonella Shigella dan Clostridium perfringens! Produk-produk hasil laut juga sering tercemar oleh Vibrio parahaemolyticus . 0erang merupakan salah satu hasil perairan yang sering menyebabkan keracunan makanan. )al ini disebabkan oleh sistem penyaringan makanan yang terdapat pada kerang, mengakibatkan bakteri mudah mengumpul di dalam rumah kerang. &eberapa bakteri tertentu yang digunakan sebagai indikator pencemaran kotoran pada hasil perairan, antara lain koliform, koliform fekal termasuk Escherichia coli, Sterptokoki fekal , Clostridum perfringens dan Clostridia
lainnya, &akteri-bakteri
tersebut dapat digunakan sebagai indikator karena biasanya ditemukan di dalam air yang tercemar oleh bakteri patogen yang berasal dari kotoran. Daya tahan simpan produk perairan di tentukan oleh jumlah mikroba pembusuk yang terdapat di dalamnya. Pengujian terhadap indikator pada produk-produk pangan hasil perairan, baik untuk bahan yang masih segar maupun yang telah di olah pada prinsipnya sama dengan pengujian indikator kebusukan terhadap produk-produk daging dan unggas. ;ntuk produk-produk yang dibekukan dilakukan perhititungan jumlah hitungan cawan menggunakan Plate Count Agar + P!* pada suhu %55! selama tiga hari %%
untuk menghitung jumlah mikroba pembusuk baik yang bersifat psikrofilik ataupu mesofilik.
%
I5.
DEKOMPOSISI MAKANAN OLEH MIKROORGANISME
Dalam pe!$um%uhann#a mi!oo!"anisme mem%u$uhan 6a$)6a$ nu$!isi un$u sin$esis omponen sel dan men"hasilan ene!"i. Se%a"ai sum%e! ene!"ai un$u men"hasilan A+P $e!u$ama' dipe!oleh da!i a!%ohid!a$ dan p!o$ein. Selain
itu mikroorganisme juga membutuhkan beberapa faktor pertumbuhan seperti asam amino sebagai bahan dari protein, purin dan pirimidin sebagai bagian dari asam nukleat, mineral dan #itamin sebagai bagian dari prostetik enzim di dalam sel. 0omposisi kimia sel mikroorganisme menunjukkan bahwa unsur-unsur !, ), , 7, P dan S menyusun 82> dari berat kering sel dan unsur-unsur mikro seperti 0, !a, Mg, !l, 'e,Mn, !o, !u, dan Mo diperlukan oleh hampir semua mikroorganisme. Mi!oo!"anisme mempun#ai %e!%a"ai ma7am en6im #an" dapa$ meme7ah omponen)omponen maanan menjadi sen#aa #an" 8sen#aa #an" le%ih sede!hana #an" men"ai%a$an pe!u%ahan)pe!u%ahan dalam si&a$ maanan sepe!$i a!na ' !asa' %au' dan $es$u!. @idak semua mikroorganisme dapt memecah berbagai
karbohidrat, misalnya pati susah dipecah oleh kebanyakan mikroorganisme kecuali oleh beberapa yang bersifat amilolitik. Monosakarida dan disakarida mudah dipecah oleh berbagai mikroorganisme. 0ebanyakan buah-buahan mengandung monosakarida dalam jumlah yang tinggi, oleh karena itu sering mengalami fermentasi secara spontan dengan menghasilkan asam dan gas. Susu mengandung disakarida yaitu laktosa, sehingga fermentasi asam laktat mudah terjadi pada susu. Produksi asam laktat oleh mikroorganisme pembentuk asam umum terjadi pada makanan yang kaya akan karbohidrat, tetapi pada umumnya kapang dan kamir tidak aktif dalam memproduksi asam pada makanan. Makanan yang kaya akan protein juga mengalami perubahan biokimia tetapi molekul protein lebih kompleks dibandingkan dengan karbohidrat. &akteri dan kapang tertentu yang memecah protein disebut mikroorganisme proteolitik.. Mikroorganisme semacam ini mempunyai semacam enzim yang kompleks sehingga dapat memecah protein menjadi asam asam amino yang dapat digunakan sebagai sumber energi oleh sel. Disamping itu selama pemecahan protein akan terbentuk berbagai asam, gas, dan produk produk lainnya yang beberapa di antaranya mungkin tidak diinginkan karena %/
menimbulkan bau busuk, tetapi beberapa produk pemecah protein mungkin diinginkan seperti dalam proses pematangan keju. 0ebanyakan makanan mengandung lemak dengan komposisi yang ber#ariasi tergantung dari jenis makanannnya. =emak yang mengandung gliserol dan asam-asam lemak, dan minyak nabati umumnya mengandung asam lemak berantai panjang seperti asam sitrat dan sebagainya. *sam lemak berantai panjang lebih sukar dipecah dibanding asam lemak berantai pendek yang banyak ditemukan di dalam lemak hewani. Sebagai contoh mentega sangat mudah menjadi tengik karena terbentuknya asam butirat yang merupakan asam lemak berantai pendek. Pada umumnya lemak tidak mudah dipecah oleh mikroorganisme dibandingkan dengan karbohidrat dan protein. Pemecahan lemak di samping merugikan karena dapat menimbulkan bau tengik pada makanan, juga merupakan salah satu proses yang diinginkan dala pematangan keju.
Ka!%ohid!a$
0arbohidrat merupakan komponen makanan yang tersusun dari atom-atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Fula yang terdapat secara alamiah di dalam bahan pangan umumnya tidak cukup pekat untuk mempengaruhi aktifitas mikroorganisme, Fula kadang kadang ditambahkan ke dalam produk makanan yang untuk merangsang pertumbuhan mikroba yang diharapkan tumbuh dan berperan dalam proses fermentasi, misalnya penambahan sukrosa atau laktosa ke dalam potongan sayur dan kubis dalam pembuatan pikel dapat membantu pembentukan asam asam lemak laktat dan asam asetat selama fermentasi. 0edua asam ini dapat mempengaruhi pembentukan cita rasa produk akhir. Penambahan gula sebanyak "> + satu persen sampai "5> + sepuluh persen ke dalam makanan pada kondisi tertentu akan merangsang pertumbuhan mikroorganisme. 0onsentrasi gula sebanyak 15> + lima puluh persen
untuk menghambat
pertumbuhannya. &eberapa bakteri, kapang dan kamir mungkin tahan terhadap konsentrasi gula
yang lebih tinggi, dan organisme semacam ini disebut organisme
osmofilik. rganisme semacam ini biasanya dapat memecah gula menjadi senyawa-
%1
senyawa yang lebih sederhana atau sebagai sumber energi, sehingga disebut organisme sakarolitik. Mikroorganisme
yang
kaya
akan
karbohidrat
mudah
diserang
oleh
mikroorganisme tertentu karena karbohidrat lebih mudah dipecah dan digunakan mikroorganisme ketimbang protein dan lemak. Produk utama pemecahan karbohiodrat adalah asam dan gas, meskipun produk 3 produk intermediate lainnya mungkin terbentuk dalam jumlah tertentu. !ontohnya Staphylococcus aureus akan memecah glukosa, laktosa dan sukrosa menjadi asam. Enterobacter aerogenes memecah gula 3 gula tersebut menjadi asam dan gas, sedangkan Alkaligenes faecalis tidak membentuk asam ataupun gas. &eberapa bakteri tertentu dapat menggunakan pati sebagai sumber energi, dan membentuk komponen yang menyerupai "um. 0eadaan ini merupakan salah satu cara untuk melindungi sel, terhadap terbentuknya asam yang berlebihan, salah satu contoh misalnya pada kerusakan roti yang disebut roti berlendir. Sebagian pati di dalam roti tersebut akan dihidrolisa oleh bekteri yaitu Bacillus mesentricus menjadi gum, yang membentuk struktur kapsul pada bakteri tersebut. Dalam hal ini gula tidak dihidrolisa menjadi asam sehingga tidak dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk roti. Protein maupun pati pada roti akan dipecah oleh mikroorganisme menghasilkan bau dan penampakan yang berbeda dari roti yang masih baik mutunya. *sam laktat merupakan asam utama yang terbentuk dalam berbagai produk fermentasi makanan, misalnya dalam fermentasi susu dan sayur asinan. ?umlah asam yang terbentuk mungkin sedemikian tingginya, sehingga menghambat mikroorganisme yang memproduksinya. 0onsentrasi asam yang tinggi pada produk-produk fermentasi tersebut bahkan mungkin dapat menghambat pertumbuhan bakteri yang tahan asam. Produksi asam selama fermentasi dipengaruhi oleh jenis mikroorganismne yang berperan, jenis makananan dan kandungan gulanya. Pembentukan asam sampai mencapai p) .5 3 /. pada umumnya dapat menhambat pertumbuhan bakteri. Produk-produk hasil pemecahan gula oleh mikroorganisme ber#ariasi tergentung dari jenis mikroorganismenya. Disakarida, trisakarida dan polimer-polimer yang tinggi mula-mula dipecah menjadi monosakarida oleh enzim-enzim yang terdapat di dalam sel mikroorganisme sebagai berikutG %2
maltase
Maltosa
HHHHHHHHHHHHHHH % glukosa
$%galaktosidase =aktosa
HHHHHHHHHHHHHHHH galaktosa I glukosa
invertase Sukrosa
HHHHHHHHHHHHHHHHH glukosa I fruktosa
Pati yang merupakan salah satu karbohidrat kompleks, juga dapat dipecah oleh mikroorganisme tertentu. *kan tetapi pembentukan asam dari pati lebih lambat, sehingga pati harus dipecah dulu menjadi gula yaitu glukosa, oleh enzim amylase yang hanya diproduksi oleh beberapa mikroorganisme tertentu. ?umlah gula dan asam
yang
terbentuk dari pati $e!"an$un" da!i a$i&i$as en6im am#lase.
P!o$ein
Protein tersusun dari asam-asam amino, dan rata-rata mengandung 15 persen karbon, %1 persen oksigen, "2 persen 7itrogen dan 4 persen )idrogen. Protein dapat dibedakan atas beberapa kelompok yaituG". Protein sederhana seperti albumin, globulin, glutelin, prolamin dan albuminoid, %. Protein terkonjugasi, misalnya kromoprotein, glikoprotein, fosfoprotein dan nukleoprotein, . Protein turunan, misalnya protein terkoagulasi, metaprotein, proteosa, pepton, dan peptida. Makanan-makanan yang kaya akan protein, diantaranya telur, daging , susu, ikan kacang-kacangan dan serealia mempunyai kandungan protein berkisar "5 sampai 1 persen. &erbagai jenis serealia mempunyai kandungan protein yang ber#ariasi antara 1 sampai "1 persen. &uah-buahan dan sayuran segar rendah dalam kandungan proteinnya, dan ber#ariasi antara satu sampai lima persen. %4
Dekomposisi protein oleh mikroorganisme lebih kompleks daripada pemecahan karbohidrat, dan produk akhir yang terbentuk juga lebih ber#ariasi. )al ini disebabkan struktur protein yang lebih kompleks, seperti terlihat pada struktur salah satu protein yaitu gelatin dengan rumus !/8)/% 7"51. Mikroorganisme melalui suatu sistem enzimatik yang kompleks, memecah protein menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan pola sebagai berikut (
Protein -- proteosa-- pepton--polipeptida -- peptida -- asam amino--- 7) dan elemen 7.
Senyawa-senyawa intermediet dan dan produk akhir hasil pemecahan asam amino sangat ber#ariasi. Selain itu juga di bebaskan alkohol dan berbagai gas seperti karbon dioksida, metana, hidrogen dan amonia. *monia dilepaskan dalam jumlah tinggi pada pemecahan protein lebih lanjut. Pemecahan protein juga melepaskan senyawa-senyawa berbau busuk seperti merkaptan' hid!o"en sul&ida' indol' sa$ol' pu$!esi dan ada,e!in.
P!o$ein susu
Protein susu diambil sebagai salah satu contoh reaksi yang terjadi jika protein hewan tanaman dipecah oleh mikroorganisme pada kondisi tertentu. Protein utama susu adalah asein' dan susu men"andun" &!asi)&!asi p!o$ein se%a"ai %e!iu$' asein 4 pe!sen' la$al%umin 9.: pesen' dan la$o"lo%ulin 9.9: pe!sen. P!o$ein dalam susu mempun#ai omposisi imia #an" san"a$ omples den"an !umus; <=3H3:>N*
Protein akan dipecah oleh mikroorganisme, dan kemudian digunakan oleh sel untuk metabolismenya dan membentuk struktur sel. 0asein merupakan p!o$ein ampo$e!i #an" mempun#ai si&a$ asam maupun %asa, tetapi biasanya mempunyai sifat asam. Molekul kasein akan dipecah menjadi "6
macam atau lebih asam amino yang ditemukan dalam susu. Salah satu asam amino yang ditemukan dalam susu adalah $!ip$o&an #an" $e!dapa$ dalam la$al%umin dalam jumlah 3 sampai > pe!sen. @riptofan yang merupakan asam amino esensial untuk tubuh
manusia, juga dibutuhkan oleh bakteri tertentu. Escherichia coli dan %e%e!apa %a$e!i %6
lainn#a dapa$ meme7ah $!ip$opan menjadi men"hasilan indol. Den"an adan#a ai!' en6im $!ip$o&anase aan meme7ah $!ip$o&an menjadi indol' asam pi!u,a$ dan amonia. Reasi ini dise%u$ ju"a den"an uji indol' dapa$ di"unaan un$u men"inden$i&iasi %e%e!apa spesies %a$e!i $e!$en$u $e!u$ama #an" $e!"olon" oli&o!m. Dalam uji tersebut bakteri ditumbuhkan di dalam tryptofan broth selama
beberapa hari, kemudian ditetesi dengan asam nitrit 5." persen. ?ika terbentuk indol di dalam medium maka warna medium akan berubah menjadi merah karena ternbentuknya senyawa nitrosa indol. @ryptofan juga berperan dalam menimbulkan
bau yang
menyengat pada makanan-makanan busuk, terutama karena terbentuknya indol dan metil indol sebagai pemecahan triptofan oleh mikroorganisme yang memproduksi enzim triptofanase.
P$omain
Ptomain adalah senyawa hasil pemecahan protein tertentu oleh mikroorganisme. Sebagai contoh misalnya dekarboksilasi lysin oleh mikroorganisme membentuk ptomain.
&akteri memecah protein dengan menghasilkan energi dalam jumlah kecil, tetapi 7itrogen dari hasil pemecahan tersebut digunakan untuk membangun protoplasma di dalam sel, sedangkan energi yang dibutuhkan untuk sintesis tersebut terutama diperoleh dari hasil pemecahan karbohidrat. Pemecahan protein oleh karbohidrat sering disebut dengan putrefaksi, dimana terjadi dekomposisi asam amino, enzim-enzim intraseluler akan memecah protein di dalam sel menghasilkan senyawa-senyawa yang lebih sederhana yang menimbulkan bau busuk. Sebagai contoh bakteri pembentuk spora yang bersifat anaerobik yaitu Clostridium akan memecah protein secara anaerobik menghasilkan senyawa-senyawa sulfur yang berbau busuk seperti merkaptan dan hidrogen sulfida, disamping itu juga terbentuk indol, hidrogen, amonia, fenol, dan karbondioksida. Protein yang mengandung sulfur misalnya sistin, dan metionin dapat dipecah oleh mikroorganisme aerobik tanpa menghasilkan bau busuk karena produk-produk akhir yang terbentuk telah dioksidasi dan distabilisasi secara sempurna. Dalam hal pemecahan secara anaerobik, produk akhir yang terbentuk dalam keadaan tidak stabil sehingga menimbulkan bau busuk yang menyengat. %8
@etapi meskipun menimbulkan bau busuk tetapi pada beberapa pengolahan pemecahan protein oleh mikroorganisme merupakan tahap yang penting dan diinginkan, misalnya pengolahan keju dan pengembangan daging. Dalam proses tersebut protein akan mengalami denaturasi dan hidrolisis yang merupakan tahap penting dala pengumpulan protein susu atau pengempukan protein daging.
Lema
=emak merupakan bagian penting dari bahan pangan yang banyak ditemukan dalam daging hewan dan tanaman. =emak merupakan ester gliserol dan asam lemak. Sifat-sifat lemak ditentukan oleh komponen asam lemak yang menyusunnnya. *sam-asam lemak berantai pendek yang terdapat di dalam lemak susu yaitu asam butirat, mempunyai bau yang menyengat setelah dihidrolisis. Minyak-minyak nabati yang mengandung asam lemak berantai panjang misalnya asam oleat dan palmitat, tidak mempunyai bau yang menyengat setelah hidrolisis. *sam lemak berantai pendek dan tidak jenuh mempunyai titik cair yang lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak jenuh berantai panjang. &ahan pangan yang mengandung lemak dalam jumlah ber#ariasi sebagai contoh minyak nabati dan lard mengandung hampir "55 persen lemak, sedangkan sayuran dan dan buah-buahan segar hanya mengandung kurang " persen lemak, kecuali beberapa buah-buahan yang mengandung lemak yang tinggi misalnya apokat dengan kadar lemak sekitar "8 persen. &iji-bijian pada umumnya mengandung lemak dala jumlah tinggi, misalnya kacang-kacangan, kelapa dan sebagainya. 0andungan lemak di dalam daging ber#ariasi tergantung dari jenis hewannya dan bagiannya di dalam tubuh. 'osfolipid dan sterol merupakan bagian dari lemak, dimana sebagain dari asam lemak diganti dengan asam pospat dan 7itrogen. Salah satu contoh dari pospolipid adalah lesitin yang ditemukan dalam kuning telur, lemak susu, kedelai dan hampir semua sayursayuran. 0omponen nitrogen dalam lesitin adalah kolin yang merupakan bagian dari #itamin & kompleks dan mempunyai peranan dalam metabolisme lemak . =esitin dari kuning telur dan kedelai sering digunakan sebagai emulsifier dalam pembuatan mayonaise, cokelat dan oleomargarine. Salah satu contoh komponen sterol adalah cholestrerol yang terdapat dalam susu. 5
Hid!olisis lema
=emak lebih sukar dipecah oleh mikroorganisme dibandingkan dengan protein dan karbohidrat, meskipun beberapa mikroorganisme ada yang memproduksi emzim lipase yang dapat menghidrolisa lemak menjadi gliserol dan asam-asam lemak bebas. Flierol kemudian dipecah oleh mikroorganisme seperti halnya pemecahan karbohidrat. 0apang pada umumnya memproduksi lipase dalam jumlah tinggi dan menyerang makanan- makanan dengan kandungan lemak tinggi sehingga menimbulkan bau tengik. Sifat kapang semacam ini sering digunakan dalam pemeraman beberapa jenis keju.
Osidasi Lema
Perubahan yang terjadi pada makanan yang berlemak seperti mentega , ikan , daging, mungkin juga disebabkan oleh reaksi oksidasi akibat akti#itas mikroorganisme yang mempunyai enzim-enzim oksidase. ksidasi asam asam lemak tidak jenuh oleh enzim-enzim tersebut akan menghasilkan seyawa-senyawa dengan berat molekul lebih kecil seperti asam, aldehida, keton, peroksidase. Suatu mikroorganisme seperti bakteri mungkin mempunyai enzim-enzim yang dapat menghidrolisa lemak maupun mengoksidasi lemak. &akteri yang mempunyai enzim oksidase kuat pada umumnya adalah bakteri gram negatif, sedangkan bakteri gram positip biasanya mempunyai aktifitas oksidase yang sangant lemah. &eberapa bakteri yang mempunyai sifat oksidase kuat antara lain adalah, Pseudomonas, Achromobacter dan Alcaligenes, sedangkan yang bersifat oksidase lemah misalnya, Enterobacter Escherichia dan Proteus. Pseudomonas dan Achromobacter dapat tumbuh pada suhu pendinginan yang menimbulkan ketengikan pada produk-produk yang disimpan pada suhu rendah seperti mentega, loard, daging dan makanan berlemak lainnya. &akteri yang bersifat oksidase positip banyak ditemukan di dalam susu dan produk-produk susu, molase dan silase jagung.
"
Pe!nan en6im dalam deomposisi maanan
nzim dalam sel hidup dapat dibedakan atas dua macam berdasarkan tempat akti#itasnya, yaitu enzim ekstraseluler dan enzim intraseluler. nzim intraseluler bekerja di dalam sel dan memegang peranan penting dalam memecahkan makanan yang diabsorbsi ke dalam sel untuk metabolisme . nzim ini biasanya melakukan reaksi oksidasi-reduksi dan membebaskan energi dalam jumlah tinggi yang langsung dapat digunakan oleh sel. nzim ekstraseluler diproduksi oleh sel, dan dikeluarkan oleh dinding sel ke medium sekelilingnya dan bekerja di luar sel, yaitu memecah komponen% di dalam medium seperti protrein, pati dan lemak. )asil-hasil pemecahan komponen-komponen tersebut kemudian dapat diabsorsi melalui dinding sel dan membran semipermiabel ke dalam sel dan digunakan oleh sel.
@abel /. &eberapa contoh enzim hidrolitik ekstraselluler pada mikroorganisme
nzim Es$e!ase =ipase Pektinase
Substrat
Produk
Fliserida + lemak Pektin
Fleserol dan asam lemak MetanolIasam poligalakturonat, 0holin I )P/ I =emak
Ka!%ohid!ase n#ertase Maltase Selobiase J Falaktosidase K *milase J *milase *miloglukosidase
Sukrose Maltosa Selobiosa =aktosa Pati Pati Pati
Flukosa I fruktosa Flukosa Flukosa Falaktosa I glukosa Dekstrin I maltosa Maltosa Flukosa
0arena sifat pemecahannya terhadap komponen makanan sangat spesifik, maka enzim banyak digunakan dalam industri pangan untuk berbagai tujuan.
%
@abel 1. nzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme, sumber dan aplikasinya *milase Aspergillus niger ndustri roti, bir, sirup, Aspergillus ory&ae makanan% lainnya Bacillus subtilis 'hi&opus sp (ucor rou)ii
dan
Sellulase
Aspergillus niger *richoderma viride
ndustri konsentrat roti
Dekstransukrase
Leuconostoc mesentroides
&erbagai kegunaan dekstran dalam industry pangan
Flukosa oksidae
Aspergillus niger
Penghilangan glukosa dari telur dalam industry telur bubuk
n#ertase
Saccharomyces cerevisiae
Madu tiruan, mencegah pengkristalan pada permen
=aktase
Streptococcus fragilis
)idrolisis laktosa dalam industry susu
=ipase
Aspergillus niger (ucor sp 'hi&opus sp
Pembentukan cita rasa pada keju
Pektinase
Aspergillus niger Penicillium sp 'hi&opus sp
Penjernihan pada anggur dan sari buah
Protase+proteinase
Aspergillus ory&ae
Mencegah pengendapan pada industry bir
Bacillus subtilis (ucor sp 'hi&opus sp
ndustri roti, pengempukan daging
(ucor miehei (ucor pusilus
Penggumpalan industry keju
$ennin mikrobial
susu
protein
dalam
5.
PERANAN KUL+UR MIKROORGANISME DALAM PENGOLAHAN PANGAN
Penggunaan kultur mikroorganisme dalam pengolahan pangan misalnya dalam pembuatan makananan fermentasi, terutama ditujukanan untuk mengubah bahan pangan asalnya menjadi produk baru yang mempunyai karakteristik yang berbeda dari bahan asalnya. Selain tujuan utama tersebut, penggunaan kultur mikroorganisme ternyata mempunyai keuntungan lain diantaranya( ". Penggunaan kultur mikroorganisme dapat mengawetkan dan meningkatkan keamanan makanan karena beberapa diantaranya dapat memecah substrat menjadi asam dan menurunkan p) makananan sehingga mikroorganisme pembusuk dan patogen tidak dapat tumbuh . Selain itu beberapa mikroorganisme yang digunakan sebagai
kultur dalam
pengolahan
makanan
dapat
membentuk
senyawa
antimikroba lainnya. %. Penggunaan kultur mikrorganisme dapat meningkatkan nilai gizi makanan karena mikroorganisme dapat memecah komponen makanan menjadi senyawa lain yang lebih sederhana sehingga lebih mudah dicerna atau diabsorsi oleh tubuh. . 0ultur mikroorganisme yang digunakan dalam pengolahan pangan dapat memecah substrat menjadi senyawa senyawa yang berpengaruh pada cita rasa produk.
P!odu susu
0ultur mikroorganisme yang digunakan dalam pengolahan produk-produk susu terutama terdiri dari bakteri asam laktat yang dapat meproduksi asam laktat menjadi bagian utama dari produk akhir. Selain itu bakteri asam laktat juga dapat memproduksi asam asetat dalam jumlah kecil, tetapi meskipun jumlahnya kecil , asam asetat bersifat toksik terhadap mikroorganisme. Penurunanan p) karena pembentukan asam asetat tersebut menyebabkan terhambatnya pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan, terutama tipe putrefaktif + Pseudomonas# dan patogen +Salmonella dan Stapilokoko# . 0eberhasilan kultur bakteri asam laktat dalam pengolahan pangan dipengaruhi oleh /
kecepatan pembentukan asam untuk menjamin bahwa mikroorganisme yang tidak diinginkan tidak sempat tumbuh. Selain pemecahan karbohidrat perubahan lain yang terjadi sebagai akibat bakteri asam laktat adalah perubahan protein. 0ultur laktat akan menghidrolisa protein untuk memperoleh nitrogen yang dibutuhkan untuk pertumbuhannya di dalam susu. Pemecahan protein terutama kasein menyebabkan pembentukan kurd yang diinginkan dan mengakibatkan protein menjadi lebih mudah dicerna. )asil pemecahan proteinbersamasama dengan hasil pemecahan laktosa dan lipid menyebabkan pembentukan cita rasa spesifik pada produk.
Sen#aa an$imi!o%a pada Kul$u! La$a$
&erbagai kultur bakteri asam laktat dapat memproduksi hidrogen peroksida +)%% sebagai salah satu metabolit. Aalaupun )idrogen peroksida konsentrasinya dalam susu sangat rendah, tetapi keberadaannya dalam susu dapat membantu menghambat pertumbuhan bakteri yang tidak diinginkan. )idrogen peroksida yang diproduksi dapat menghambat pertumbuhan beberapa bakteri gram negatif + Pseudomionas Salmonella # dan gram positip + Staphylococcus#. Sterptokoki laktat tertentu dapat memproduksi nisin dan diplokokin. Produksi nisin oleh beberapa kultur laktat tertentu telah digunakan untuk mengawetkan keju swiss terhadap kebusukan oleh clostridia. Lactobacillus plantarum memproduksi laktolin sedangkan
laktobasilin
kemudian
diindentifikasi
sebagai
)idrogen
peroksida.
Lactobacillus brevis memproduksi laktobre#in, Lactobacillus bulgaricus memproduksi senyawa penghambat yang disebut dengan bulgarikan, sedangkan Lactobacillus asidofilus membentuk senyawa penghambat yaitu asidofilin. &erbagai senyawa antimikroba yang diproduksi bakteri asam laktat tersebut dapat meningkatkan keamanan dan mengawetkan produk susu.
Ke$idamampuan Men7e!na La$osa -La$osa In$ole!an/
Penderita lactose intolerance adalah orang yang tidak dapat mengkonsumsi susu karena tidak mempunyai enzim pemecah laktosa di dala sisitem pencenaannya. *kan tetapi pengamatan menunjukkan bahwa penderita lactase intoleran dapat mengkonsumsi 1
susu yang difermentasi tanpa mengalami rasa sakit. )al ini disebabkan kultur laktat yang digunakan dalam fermentasi susu yang mempunyai sistem enzim pemecah laktosa, menjadi gula sederhana yaitu glukosa dan galaktosa. 0ultur tersebut mempunyai enzim pemecah laktosa yaitu beta-galaktosidase, untuk memperoleh energi untuk pertumbuhan di dalam susu.
Pen7e"ahan pem%en$uan Ni$!osamin
&eberapa tahun yang lalu ramai dibicarakan mengenai nitrat dan nitrit dalam makanan dan pembentukan nitrosamin pada berbagai bahan pangan dan pembentukan nitrosamin oleh mikroorganisme usus. *kan tetapi Foodhead et al +"842 melaporkan bahwa nitrat yang ditambahkan dalam susu untuk diolah menjadi produk yang disebut keju Fouda dan dam tidak menghasilkan nitrosamin pada produk akhir. &eberapa mikroorganisme saluran usus misalnya laktobasilli dapat melakukan degradasi nitosamin. Produksi dan ekskresi amin lebih rendah terjadi pada hewan yang diberi makan diet susu yang mengandung Lactobacillus acidophilus, sedangkan hewan yang diberi diet susu tanpa bakteri tersebut melakukan ekskresi amin dalam jumlah yang lebih tinggi dan hewan tersebut mengalami diare terus menerus.
Penu!unan ada! oles$e!ol
=aktobasilli saluran usus dilaporkan berperan dalam metabolisme garam bile. *sam bile yang tidak terkonjugasi lebih bersifat menghambat terhadap mikroorganisme dibandingkan dengan asam bile yang terkonyugasi. Diduga bahwa dekonyugasi asam bile oleh laktobasilli saluran usus dapat mengontrol flora mikroorganisme di dalam usus. Menurut penelitian Mann dan Spoery
+"84/ bahwa kolesterol dalam serum akan
menurun selama konsumsi susu fermentasi dalam jumlah tinggi meskipun konsumsi kalori cukup besar sehingga menyebabkan pertambahan berat badan. Di suga youghurt mengandung suatu faktor yang dapat menghambat sintesis kholesterol dari asetat mengakibatkan kholesteremia menurun meskipun mengkonsumsi sejumlah besar kholesterol. Pemberian diet formula susu diberi suplemen L! acidophilus kepada bayi akan lebih banyak menurunkan kandungan khlolesterol darah dibandingkan dengan pemberian formula susu tanpa bakteri tersebut. 2
Men"u!an"i !esio ane!
Foldin dan Forbach +"865, meneliti kemungkinan hubungan antara laktobasilli dengan kanker kolon +usus, dan melaporkan bahwa pemberian L! acidophilus kepada tikus secara nyata menurunkan akti#itas enzim-enzim bakteri fekal yaitu glukuronidase, nitroreduktase dan azoreduktase jika hewan tersebut diberi makan diet daging. Masyarakat di negara-negara barat yang banyak mengkonsumsi daging mengandung enzim-enzim tersebut dalam jumlah tinggi dibandingkan dengan masyarakat pemakan sayur, dan enzim ini di duga berperan dalam mengubah prokarsinogen menjadi karsinogen proksimal. Pengaruh L! acidophilus terhadap enzim-enzim tersebut juga terjadi pada manusia.
PRODUK DAGING
Daging dan produk olahan daging lainnya merupakan medium yang sangat baik untuk pertumbuhan mikroorganisme. Pemotongan dan pemisahan tenunan-tenunan daging
akan
menghilangkan mekanisme ketahanan tenunan terhadap serangan
mikroorganisme. Penanganan dan pengolahan selanjutnya dapat menambah kontaminasi oleh mikroorganisme pembusuk dan patogen. leh karena itu daya daya simpan produk produk daging sangat dipengaruhi oleh cara penenganan dan pengawetan yang dilakukan. Dari sejak dulu orang sudah melakukan pengawetan daging dengan cara tradisional, yaitu dengan menambahkan garam dan gula ke dalam daging , dan mendiamkannya selama beberapa waktu tertentu sampai garam dan gula tersebut meresap ke dalam tenunan daging. Setelah itu daging diolah lebih lanjut dengan cara mengeringkan,
mengasap, atau cara pengolahan lainnya. Pada saat ini telah
dikembangkan berbagai produk olahan daging yang masing-masing mungkin berbeda dalam konsentrasi garam, gula, bumbu-bumbu, formulasinya dan cara pengolahannya. 0an tetapi stabilitas produk-produk tersebut maupun konsistensinya sebenarnya sangat dipengaruhi oleh akti#itas bakteri asam laktat yang menubah gula manjadi asam laktat. &akteri asam laktat merupakan mikroflora normal dalam daging. Selain itu bakteri asam laktat mungkin juga masuk keL dalam daging selama proses pengolahan. Penambahan garam gula dan nitrit, dan asap serta penyimpanan dan pemeraman produk 4
pada suhu rendah dengan potensi oksidasi reduksi yang menurun + misalnya dalam wadah pembungkus merangsang pertumbuhan bakteri ini mengalahkan pertumbuhan mikroorganisme lainnya yang tidak diinginkan. Selain pertumbuhan, bakteri asam laktat juga memecah gula terutama menjadi asam laktat, sehingga menurunkan p) daging. *kibatnya bakteri patogen dan pembuasuk terhambat pertumbuhannya.
Kul$u! s$a!$e! un$u P!odu Da"in"
0ultur starter untuk produk-produk daging yang pertama kali diproduksi secara komersial adalah Pediococcus cerevisiae. 0arena bakteri ini tahan terhadap proses liofilisasi yang dilakukan yang dilakukan untuk mengawetkan kultur. Penggunaan laktobasilli sebagai kultur starter untuk produk-produk daging pernah di coba sebelumnya, tetapi mengalami kesulitan dalam produk secara komersial karena bakteri ini tidak tahan terhadap proses liofilisasi. Pada saat ini telah banyak digunakan kultur starter untuk produk-produk daging seperti Pediococcus (icrococcus dan Lactobacillus. Penggunaan laktobocilli sebagai starter adalah dalam bentuk konsentrat beku atau dengan mengeringkan beku dengan menggunakan teknik liofilisasi modern yang tidak banyak merusak sel laktobasilli. Mikrokoki di tambahkan ke dalam daging karena sifatnya yang dapat mereduksi nitrat dan mempunyai aktifitas katalase, tetapi beberapa galur bakteri ini ternyata sekarang telah diindentifikasi sebagai stapilokoki koagulase negatif . Di ropa telah digunakan kultur starter untuk daging yang terdiri dari campuran kapang, khamir untuk membentuk cita rasa yang unik dan memperpanjang masa simpan produk. Pada saat ini sebagai kultur starter unutuk berbagai produk olahan daging telah dijual dalam bentik konsentrat beku atau kering beku. 0ultur mikroorganisme ditambahkan ke dalam produk-produk daging dengan tujuan yaitu ( ". Mendapatkan produk dengan mutu , konsistensi dan masa simpan yang diharapkan %. Meningkatkan keamanan produk . Mempersingkat waktu fermentasi
6
5I.
MEKANISME KE+AHANAN MIKROORGANISME +ERHADAP PROSES PENGOLAHAN
&erbagai proses pengolahan terhadap bahan pangan telah dilakukan dengan tujuan misalnya memperpanjang masa simpan atau mengawetkan, membuat produk lain baik yang setengah jadi maupun yang siap untuk dikonsumsi, meningkatkan daya cerna dan penerimaan dan tujuan lainnya. Proses pengawetan yang dilakukan terhadap bahan pangan mempunyai tujuan
untuk mencegah kerusakan fisik , kimia atau kerusakan
biologis termasuk kerusakam mikrobiologis. &erbagai pengawetan antimikrobial terhadap bahan pangan pada dasarnya dapat dibedakan atas tiga kelompok berdasarkan mekanisme kerjanya yaitu ( 'aktor pengawetan yang paling banyak digunakan dengan tujuan membunuh mikroorganisme adalah pemanasan, sedangkan radiasi masih terhitung lambat perkembangannya selain memerlukan peralatan khusus sehingga biaya relatif mahal, juga karena faktor
keamanannya terhadap konsumen di duga masih belum
terjamin dengan baik.Sebaliknya proses pengawetan yang diterapkan dengan tujuan menghambat atau memperlambat pertumbuhan mikroorganisme sangat ber#ariasi, termasuk proses yang melalui mekanisme fisik seperti pendinginan, pembekuan, pengurangan akti#itas air melalui pengeringan
atau penambahan bahan terlarut.
Pengepakan pada oksigen rendah atau penggunaan gasi lain. Proses kimia seperti penambahan asam, alkohol, antibiotik, bahan pengawt lainnya , atau melalui proses fermentasi. Pencegahan masuknya mikroorganisme ke dalam bahan pangan yang paling umum di lakukan adalah dengan cara pengepakan, yang biasanya dikombinasi dengan cara pengawetan lainnya.
". Proses pengawetan yang bersifat membunuh mikroorganisme %. Proses pengawetan yang bersifat menghambat atau memperlambat pertumbuhan mikroorganisme tanpa membunuhnya secara langsung, meskipun sel yang terhambat pertumbuhannya tersebut pada proses pengawetan yang lama mungkin akan menjadi mati.
8
. Proses pengawetan yang mencegah masuknya mikroorganisme ke dalam bahan pangan. +a%el =. P!oses pen"ae$an %e!dasa!an meanisme dan &a$o! pen"ae$ann#a
Mekanisme pengawetan Membunuh mikroorganisme
Menghambat:memperlambat pertumbuhan mikroorganisme
Pencegahan mikroorganisme
'aktor pengawetan Panas
!ara pengawetan Pasteurisasi Sterilisasi $adiasi $adurizasi $adapetizasi Pendinginan Pendinginan Pembekuan Penurunan *w Pengeringan Pengurangan % Penambahan garam, gula, Peningkatan !% gliserol, bahan terlarut Penurunan p) lainnya atau kobinasi Pengepakan #akum *lkohol Pengepakan 7itrogen Pengepakan !% &ahan pengawet Penambahan asam 'ermentasi laktat:asetat 'ermentasi alkohol 'ortifikasi *norganik +sulfit, nitrit rganik + sorbat, benzoat, 0ontrol mikro paraben, dll struktur *ntibiotik + nisin , dll Dekontaminasi Pengasapan
masuknya Penanganan bersih:aseptik Pengepakan
/5
mulsi +w:o &ahan pengepak +)%%, radiasi, panas, dll Pembersihan:pencucian Pengolahan aseptik Pengepakan aseptik Penggunaan botol, kaleng, karton, plastik, dll.
Ke$ahanan mi!oo!"anisme $e!hadap panas
Penggunaan suhu tinggi dalam pengawetan makanan dipengaruhi oleh tujuan pengawetan, yaitu pengaruhnya terhadap mikroorganisme yang ada dalam pangan, dan mutu makanan yang diawetkan. Dua cara pengawetan dengan pemanasan yang umu dilakukan yaitu pasteurisasi dan sterilisasi. Pasteurisasi dengan panas bertujuan membunuh semua organisme patogen, misalnya pasteurisasi susu, atau mengurangi jumlah mikroorganisme penyebab kebusukan makanan, misalnya pada pasteurisasi sari buah dan minuman lainnya. Pasteurisasi dilakukan dengan memanaskan susu pada suhu 2%,65! selama 5 menit yang dikenal dengan metode =@=@ +lo+ temperature long time#, atau pada suhu 4",45! selama "1 detik yang disebut metode )@S@ + high temperature short time. Pemanasan tersebut cukup untuk membunuh bakteri patogen yang paling tahan panas dan tidak membentuk spora, yaitu (ycobacterium tuberculosis dan Co)iella burneti. Suhu pasteurisasi susu juga cukup untuk membunuh semua khamir, kapang, bakteri gram negatif, dan kebanyakan sel #egetatif bakteri gram positip. 0elompok bakteri yang tahan terhadap suhu pasteurisasi dapat dibagi atas % kelompok yaitu bakteri termodurik dan termofilik. &akteri termodurik adalah bakteri yang tahan terhadap pemanasan pada suhu relatif tinggi , misalnya pasteurusasi, tetapi tidak harus tumbuh pada suhu yang tinggi. &akteri yang tergolong termodurik dan tahan suhu pasteurisasi susu misalnya adalah bakteri yang tidak hanya tahan terhadap pemanasan pada suhu suhu relatif tinggi, tetapi juga membutuhkan suhu tinggi untuk pertumbuhannya. &akteri yang tergolong termofilik misalnya beberapa spesies dari Bacillus dan Clostridium. Proses sterilisasi adalah salah satu pengawetan dengan suhu tinggi untuk membunuh semua mikroorganisme yang ada. Dalam pengawetan dikenal dengan istilah sterilisasi komersial yaitu sterilisasi untuk membunuh semua mikroorganisme pembusuk yang dapat tumbuh pada kondisi penyimpanan yang normal. Sebagai contoh makanan kaleng bukan merupakan makanan yang steril absolute tetapi makanan yang steril absolute , dimana di dalamnya mungkin masih mengandung sejumlah mikroorganisme tetapi tidak dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan karena kondisi p), h atau suhu penyimpanan yang tidak memungkinkan. @etapi jika selama penyimpanan kemudian p) makanan berubah dan , suhu penyimpanan juga berubah mikroorganisme yang ada di /"
dalamnya juga mungkin dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan makanan kaleng. Suhu dan waktu sterilisasi yang diterapkan pada bahan pangan dipengaruhi oleh sifatsifat bahan pangan terutama p) nya, Semakin rendah p) makanan atau semakin tinggi keasamannya, diperlukan suhu dan waktu sterilisasi yang semakin rendah. Seperti halnya proses pasteurisasi proses sterilisasi dapat dilakukan menggunakan suhu relatif rendah dengan waktu relatif lama, misalnya "%"5! selama "1 menit atau lebih tergantung dari jenis makanannya, atau menggunakanan suhu tinggi dengan relatif singkat, misalnya pada suhu "1 3 "155! dalam waktu % 3 2 detik misalnya pada sterilisasi susu menggunakanan sistem ;)@ + ;ltra )igh @emperature .
Ke$ahanan panas dian$a!a spesies mi!oo!"anisme
Pada umumnya ketahanan panas diantara spesies mikroorganisme dipengaruhi oleh suhu optimum untuk pertumbuhannya. Mikroorganisme yang bersifat psikrofilik merupakan
organisme
yang
paling
sensitif terhadap
pemanasan,
diikuti
oleh
mikroorganisme mesofilik dan paling tahan panas adalah mikroorganisme termofilik. &akteri pembentuk spora pada umumnya lebih tahan panas dibandingkan dengan yang tidak membentuk spora, dan bakteri pembentuk spora yang termofilik lebih tahan panas dibandingkan dengan yang mesofilik. ?ika dilihat dari pewarnaan gramnya, bakteri gram positip umumnya lebih tahan panas dibandingkan dengan gram negatif, dan bakteri bentuk bulat +kokus lebih tahan panas dibandingkan dengan bakteri bentuk batang yang tidak membentuk spora. 0apang dan kamir termasuk mikroorganisme yang sensitif terhadap panas dimana askospora kamir sedikit lebih tahan dibandingkan dengan sel #egetatif kamir. Spora aseksual kapang sedikit lebih tahan panas dibandingkan dengan miselium kapang kecuali skerotia, yaitu miselium kapang yang paling tahan panas dan sering menimbulkan masalah dalam pengalengan buah-buahan . 0etahanan panas endospora bakteri sangat penting dalam perhitungan proses termal yang diterapkan pada makanan. &akteri yang sering ditemukan dalam makanan dan memporoduksi endospora terutama Bacillus dan Clostridium . ndospora bakteri biasanya diproduksi pada saat kondisi pertumbuhan untuk sel #egetatif tidak optimum, misalnya pada saat nutrien kurang, keadaan kering dll. Setiap sel hanya memproduksi satu endospora dengan berbagai bentuk dan ukuran tergantung dari spesies mikroorganismenya. /%
(a$o!)&a$o! #an" mempen"a!uhi e$ahanan panas mi!oo!"anisme
Selain ketahanan panas yang berbeda diantara spesien mikroorganisme, ketahanan panas juga dipengaruhi oleh berbagai parameter yang terdapat pada mikroorganisme maupun parameter lingkungan. Sebagai contoh bakteri dalam jumlah yang sama jika dipanaskan dalam larutan garam fisiologis dan di dalam nutrien broth tidak akan mengalami dekstruksi panas dengan kecepatan yang sama. 'aktor-faktor mikroorganisme maupun lingkungan yang berpengaruh terhadap ketahanan panas suatu mikrorganismeG
". ?umlah sel mikroorganisme, semakin tinggi jumlah sel mikroorganisme semakin tinggi tingkat ketahanannya terhadap panas %. ;mur sel, sel mikroorganisme akan lebih tahan panas pada saat pertumbuhan mencapai fase statis, dimana sel-selnya merupakan sel yang tua dan paling sensitif pada saat mengalami fase logaritmik. . Suhu pertumbuhan, biasanya
ketahanan
panas
mikroorganisme biasanya
meningkat dengan semakin tingginya suhu inkubasi. /. *ir. 0etahanan panas suatu sel mikroorganisme meningkat dengan menurunnya kelembaban atau kandungan air 1. =emak. *danya lemak di dalam medium pemanasan pada umumnya akan meningkatkan ketahanan panas mikroorganisme 2. Faram. Pengaruh garam terhadap ketahanan panas sel mikroorganisme sangat ber#ariasi tergantung dari jenis garam, konsentrasi, spesies mikroorganisme, dan faktor-faktor klainnya. 4. 0arbohidrat . Medium pemanasan yang mengandung gula akan meningkatkan ketahanan terhadap panas mikroorganisme yang terdapat di dalamnya. Pengaruh ini disebabkan karena gula bersifat mengikat air yang terdapat di dala medium maupun sel sehingga menurunkan akti#itas airnya, akibatnya sel menjadi lebih tahan terhadap panas seperti mekanisme yang terjadi pada pengeringan. 6. 7ilai p),. Mikroorganisme mempunyai ketahanan panas tertinggi pada p) optimum untuk pertumbuhannya yaitu biasanya sekitar p) 4.5
/
8. Protein, protein yang terdapat di dalam medium pemanasan dapat bersifat melindungi mikroorganisme terhadap panas. leh karena itu makanan yang mempunyai protein tinggi memerlukan pemanasan yang lebih tinggi untuk mengawetkan daging dibandingkan dengan makanan yang kandungan proteinnya rendah. "5. Senyaw antimikroba, adanya senyawa antimikroba di dalam medium pemanasan dapat
menurunkan
ketahanan
panas
mikroorganisme
.
Sebagai
contoh
pernambahan antibiotik yang tahan panas , S% atau nitrit di dalam makanan sebelum pemanasan akan mengurangi pemanasan yang dibutuhkan untuk mengawetkan makanan tersebut dibandingkan dengan pemanasan saja tanpa bahan pengawet. "". Suhu dan waktu pemanasan, pada suhu yang sama, maka waktu pemanasan yang lebih besar pengaruhnya terhadap kematian sel mikroorganisme, tetapi yang lebih besar pengaruhnya sebenarnya adalah adalah suhu pemanasan, dimana semakin tinggi suhu pemanasan lebih besar pengaruhnya terhadap kematian sel mikroorganisme. Pada suhu yang lebih tinggi, waktu pemanasan yang dibutuhkan untuk membunuh sel mikroorganisme semakini singkat.
Ke$ahanan Mi!oo!"anisme $e!hadap a$i,i$as ai! #an" !endah
Salah satu cara untuk menghambat pertumbuhan sel mikroorganisme adalah dengan menurunkan a,kti#ita air, yaitu dengan cara pengeringan, penambahan garam, gula, atau bahan-bahan lainnya, meskipun sebagian besar mikroorganisme akan mati selama
proses
pengeringan,
tetapi
proses
ini
tidak
bersifat
letal
terhadap
mikroorganisme , sehingga beberapa jenis mikroorganisme yang tahan keadaan kering dapat hidup dan tumbuh kembali jika keadaan memungkinkan. &akteri memerlukan aw yang tinggi untuk pertumbuhannya, sedangkan khamit memerlukan aw minimal lebih rendah dari bakteri dan kapang memerlukan aw minimal paling rendah. &akteri memerlukan aw lebih dari 5.85 untuk pertumbuhannya, oleh karena itu pada bahan pangan dengan aw sekitar 5.85 jasad renik sering tumbuh terutama adalah kapang dan kamir. 0hamir pada umumnya tidak dapat tumbuh pada aw di bawah 5.66 kecuali beberapa khamir yang osmofilik misalnya Saccaharomyces cerevisiae yang //
dapat tumbuh pada aw sekitar 5.21, pada aw 5.66 3 5.61 mikroorganisme yang dapat tumbuh terutama adalah kapang. 0ebusukan makanan dapat dicegah dengan pengaturan aw di bawah 5.45 3 5.41. Mekanisme ketahanan mikroorganisme terhadap aw rendah diduga disebabkan oleh sel miroorganisme dapat mengimbangi tekanan osmotik diluar sel dengan cara memproduksi senyawa-senyawa tertentu yang dapat meningkatkan tekanan osmotik di dalam sel. Sebagai contoh Bacillus subti,is akan memproduksi asam amino prolin jika aw pertumbuhannya diturunkan misalnya dengan penambahan 7a!l. 0omponen pengikat air yang dapat menembus sel, misalnya gliserol yang dapat menembus membran sel bakteri tidak terlalu berpengaruh terhadap sintesis komponenkomponen pengatur tekanan osmotik di dalam sel. leh karena itu bakteri dapat mengatur aliran air ke atau dari sel jika ditempatkan di dalam larutan gliserol. Meskipun sel mikroorganisme dapat mengimbangi perubahan aw disekelilingnya, tetapi kemampuan sel terbatas sehingga pada aw yang sangat rendah atau tekanan osmotik yang sangat tinggi pertumbuhan sel akan terhenti. Salah satu hal yang perlu dipertimbangkan dalam pengawetan makanan dengan aw rwndah adalah karena sel mikroorganisme yang kehilangan air atau mengalami pengeringan tersebut menjadi lebih tahan terhadap panas. Pada makanan yang mempunyai kadar garam yang tinggi, misalnya ikan asin kecap, tauco, sering ditemukan bakteri yang tahan terhadap garam. &akteri semacam ini dapat dibedakan atas dua kelompok yaitu bakteri halodurik dan halofilik. &akteri halofilik
adalah
bakteri
yang
tahan
terhadap
konsentrasi
tinggi,
dan
untuk
pertumbuhannnya juga memerlukan garan dengan konsentrasi tertentu sedangkan bakteri halodurik juga tahan terhadap konsentrasi garam tinggi tetapi untuk pertumbuhannnya tidak memerlukan garam konsentrasi tinggi. Pada beberapa makanan yang kadar gulanya tinggi sering ditemukan khamir yang terhadap konsentrasi yang gula tinggi. Seperti halnya bakteri khamir juga dapatb dibedakan atas khamir osmofilik dan asmodurik. 0amir osmofilik adalah kamir yang selain tahan terhadap osmotik yang tinggi juga memerlukan kadar gula yang tinggi untuk pertumbuhannya, sedangkan khamir osmodurik meskipun tahan terhadap tekanan osmotik tinggi tetapi tidak memerlukan tekanan osmotik tinggi untuk pertumbuhannya. /1
Salah satu contoh khamir yang bersifat osmofilik misalnya Saccharomyces rou)ii yang sering ditemukan pada sirup atau madu, dimana khamir ini masih tahan sampai konsentrasi gula mencapai 25>.
Ke$ahanan Mi!oo!"anisme $e!hadap Keasaman +in""i dan sen#aa Lipo&ila$
Proses pengasaman atau penurunan p) makanan dapat dilakukan dengan cara penambahan asam atau melalui cara fermentasi asam. *sam yang umum ditambahkan ke dalam makanan terutama adalah asam cuka + asam asetat sedangkan asam yang terbentuk selama fermentasi misalnya asam laktat pada produk-produk pikel dan susu, serta asam asetat pada produk-produk lainnya. *pakah yang terjadi selama sel tumbuh dalam medium dengan p) yang tidak optimal tersebutB Dalam hal ini sel umumnya akan bereaksi untuk mempertahankan p) konstan di dalam sel. Pada waktu p) diturunkan proton yang terdapat dalam jumlah tinggi di dalam medium akan masuk ke dalam sitoplasma sel. Dan proton ini harus dihilangkan dari dalam sel untuk mencegah terjadinya pengasaman dan denaturasi komponen-komponen sel. ;ntuk menghilangkan proton ke luar sel dimana terjadi gradien konsentrasi dari konsentrasi rendah ke konsntrasi tinggi yang besarnya beberapa ratus atau ribu kali diperlukan energi. ?adi semakin rendah p) semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan p) konstan di dalam sel, akibatnya energi yang tersedia untuk sintesis komponen-komponen sel berkurang. leh karena itu pertumbuhan sel terganggu dan sangat lambat, dan bahkan terhenti sama sekali pada p) yang sanagt rendah. Pada kecepatan pertumbuhan sel yang sangat lambat maka persediaan energi untuk mempertahankan hidup dan mengeluarkan proton ke luar sel sangat terbatas, akibatnya sel 3sel menjadi mati karena reaksi pengasaman di dalam sel. 0arena mekanisme adaptasi sel terhadap p) rendah merupakan proses homeostatik
yang
memerlukan
energi,
maka
pembatasan
suplai
energi
akan
menyebabkan pengawetan makanan dengan p) rendah menjadi lebih efektif. Sebagai contoh kombinasi pengasaman dengan penurunana aw atau dengan pengepakan #akum yang lebih efektif untuk pengawetan makanan karena kedua proses ini membatasi produksi energi oleh mikroorganisme. /2
Mekanisme p) homeostatik juga terjadi dalam pengawetan pangan menggunakan asam lipofilat lemah seperti asam sorbat, benzoat dan propionat. *sam-asam lipofilat tersebut dapat mencegah kerusakan mikrobiologis karena beberapa sifatnya yang unik yaitu kelarutannya dalam bentuk tidak terdissosiasi di dalam larutan membran sel dan akti#itasnya sebagai ionofor proton. Senyawa-senyawa semacam ini menyebabkan proton lebih lebih mudah mudah masuk masuk ke dalam dalam sel sehing sehingga ga mening meningkat katkan kan kebutuh kebutuhan an energi energi untuk untuk mempertahankan p) alkali di dalam sel. *sam lipofilat meningkatkan aliran proton ke dalam sel ekui#alen dengan terjadinya p) rendah. Fangguan aliran proton menembus membra membran n sel mengga mengganggu nggu fungsi fungsi kimost kimostati atik k sel misaln misalnya ya transf transform orm asam asam amino. amino. Semakin rendah p) semakin tinggi persentase asam lipofilat yang terdapat dalam bentuk tidak terdissisiasi, sehingga semakin banyak proton yang menembus membran sel. leh sebab itu penggunaan asam lipofilat sebagai bahan pengawet makanan lebih efektif pada p) rendah dibandingkan dengan p) tinggi.
Ke$ahanan Mi!oo!"anisme $e!hadap suhu !endah
Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan didasarkan pada kenyataan bahwa akti#itas mikroorganisme dapat diperlambat atau dihentikan pada suhu di atas suhu pembekuan dan biasanya biasanya akti#itasnya akti#itasnya berhenti berhenti sama sekali sekali pada suhu pembekuan. pembekuan. )al ini disebabkan reaksi-reaksi metabolisme di dalam sel mikroorganisme di dalam sel dikatalisis oleh enzim, dan kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh suhu sangat dipengaruhi oleh suhu. Proses pembekuan dapat menyebabkan kematian atau kerusakan subletal pada sebagiam sel. 0ematian sebagian sel terjadi segera setelah pembekuan sel dan jumlah sel yang mati tergantung tergantung dari ketahanan ketahanan mikroorg mikroorganisme anisme terhadap pembekuan . Sebagai contoh contoh bakter bakterii gram gram posit positip ip berben berbentuk tuk bulat bulat + kokus kokus pada umumnya umumnya lebih lebih tahan tahan terhadap proses pembekuan dibandingkan dengan bakteri gram negatif berbentuk batang. Sel-sel yang masih hidup selama pembekuan mungkin akan mengalami kematian secara lambat selama penyimpanan beku. Suhu pembekuan paling letal, dimana jumlah sel yang mati paling tinggi adalah di antara suhu -% sampai -%55!. /4
Selain Selain dipenga dipengaruh ruhii oleh oleh spesie spesiess mikro mikroorg organi anisme sme ketaha ketahanan nan mikroo mikroorg rgani anisme sme terhada terhadap p proses proses pembeku pembekuan an juga juga dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh kompos komposisi isi medium medium pembek pembekuan. uan. &eberapa komponen makanan seperti putih telur, sukrosa, sirup, gliserol dan ekstrak daging mempunyai pengaruh sel melindungi terhadap pembekuan. Sebaliknya adanya asam di dalam medium pembekuan melindungi #iabilitas sel Pengar Pengaruh uh proses proses pembek pembekuan uan terhada terhadap p sel mikro mikroorg organi anisme sme dapat dapat ditera diterangka ngkan n sebagai berikut(
". Sela Selama ma pemb pembek ekua uan n air air beba bebasa sa akan akan mem membeku beku dan dan memb memben entu tuk k kris krista tall es, es, sedang sedangkan kan air terika terikatt tetap tetap tidak tidak membeku membeku.. Pada kecepa kecepatan tan pembek pembekuan uan yang yang lambat, kristal es yang terbentuk umumnya terdapat di luar sel +ekstraseluler, sedangkan pada kecepatan pembekuan cepat terbentuk kristal es di dalam sel +int +intra rase selu lule ler r.. 0are 0arena na air air beba bebass memb membeku eku,, maka maka sela selama ma pemb pembeku ekuan an sel sel mengalami dehidrasi. %. Pembekuan Pembekuan air menyeba menyebabkan bkan peningkatan peningkatan #iskositas #iskositas kompone komponen-kom n-komponen ponen sel. sel. . Pembek Pembekuan uan menyebabk menyebabkan an lepasn lepasnya ya gas-gas gas-gas yang yang terdapa terdapatt di dalam sitopla sitoplasma sma seperti % dan !% karena kelarutannya di dalam air menurun. 0ehilangan % pada sel-sel aerobik mengakibatkan reaksi respirasi menurun. /. Pembekuan Pembekuan menyebabka menyebabkan n perubahan perubahan p) dari komponen-komp komponen-komponen onen sel. sel. &eberapa &eberapa peneliti melaporkan perubahan p) selama pembekuan. 1. Pembek Pembekuan uan meningkat meningkatkan kan konsentr konsentrasi asi elektro elektrolit lit di dalam sel karena karena air bebas bebas membeku membentuk kristal es. 2. Pemb Pembek ekuan uan meru merusa sak k sist sistem em kolo koloid id dari dari prot protopl oplasm asmaa misa misaln lnya ya sist sistem em koloi koloid d protein 4. Pemb Pembek ekua uan n meny menyeb ebab abka kan n dena denatu tura rasi si prot protei ein n di dala dalam m sel. sel. )al )al ini ini di duga duga beberapa hal, diantaranya hilangnya gugus sulfhidril + -S) selama pembekuan pecahnya lipoprotein dan meningkatnya konsentrasi elektrolit selama pembekuan. 6. Pembekuan Pembekuan tiba-tiba tiba-tiba menyeba menyebabkan bkan shok terhada terhadap p mikroorga mikroorganisme nisme dan dan pengaruh pengaruh terbesar shok ini terjadi pada organisme termofilik kemudian mesofilik dan yang paling tahan adalah organisme psikrofilik.
/6
DA(+AR PUS+AKA
". 'razier. 'razier. A. A.!., "824. 'ood Mikrobiolog Mikrobiology y, Mc Fraw )ill &ook !o, 7ew or ork k
%. Srikandi Srikandi 'ardiaz, 'ardiaz, "868, "868, Mikrobio Mikrobiologi logi Pengola Pengolahan han Pangan, Pangan, Departem Departemen en Pendidikan dan 0ebudayaan , Direktorat ?enderal ?enderal Pendidikan @inggi @inggi , Pusat *ntar ;ni#ersitas Pangan dan Fizi, P& &ogor.
. Srikandi Srikandi 'ardiaz, 'ardiaz, Mikrobi Mikrobiologi ologi Pengolah Pengolahan an Pangan =anjut, =anjut, "88%, Depart Departemen emen Pendidikan dan 0ebudayaan, 0eb udayaan, Direktorat ?enderal Pendidikan Pe ndidikan @inggi Pusat *ntar ;ni#ersitas Pangan dan Fizi, P& &ogor
/8
;@=7 P$0;=*)*7 7ama Perkuliahan ( Mikrobiologi Pengolahan Pangan &obot ( S0S ".
Pend Pendah ahul ulua uan n ( Def Defen enis isii Penjelasan secara umum mengenai Mikrobiologi Pengolahan Pangan
%.
kolog kologii Mikro Mikroorg organi anisme sme pada pada Maka Makanan nan 'aktor ntrinsik 'aktor kstrinsik 'aktor mplisit 'aktor Pengolahan
.
Dekom Dekompos posisi isi maka makanan nan oleh oleh mikr mikroor oorgan ganism ismee 0arbohidrat Protein =emak Peranan enzim oleh dekomposisi makanan
/.
Perana Peranan n kultur kultur mikroo mikroorg rganis anisme me dalam dalam pengola pengolahan han panga pangan n Produk susu Produk daging Produk 0acang-kacangan dan serealia Produk buah dan sayur Penggunaan kultur kamir
1.
Mikroo Mikroorg rgani anisme sme indik indikato atorr pada pada produk produk pang pangan an olah olah Penggolongan mikroorganisme mikroorganisme indikator Produk sayur Produk daging dan unggas Produk susu Produk hasil perairan
2.
Mekanisme Mekanisme 0etahanan 0etahanan Mikrorg Mikrorganisme anisme terhadap terhadap Proses Proses Pengo Pengolahan lahan 0etahanan mikroorganisme mikroorganisme terhadap panas 0etahanan mikroorganisme mikroorganisme terhadap keasamam tinggi dan senyawa lipofilat 0etahanan mikroorganisme mikroorganisme terhadap suhu rendah
4.
ndos ndospor poraa bakteri bakteri dan ketah ketahana ananny nnyaa terhadap terhadap pengo pengolah lahan an Sporulasi Perubahan dari endospora menjadi sel #egetatif 0etahanan endospora terhadap panas 0etahanan endospora terhadap asam
6.
0ontr 0ontrol ol mikrob mikrobiolo iologi gi oleh oleh indust industri ri jasa jasa bog bogaa &atasan mutu mikrobiologi 0ontrol mikrobiologi
8.
'erm 'ermen entas tasii maka makana nan: n:mi minu numa man n Makanan bergizi tinggi + oncom, tempe, dll Produk fermentasi asam laktat Produk fermentasi alkohol +tape, anggur, dll Produk lain +
&uku Pegangan ( /. 1. 2.
'razier. 'razier. A.! A.!., ., "824. "824. 'ood Mikrob Mikrobiolog iology, y, Mc Mc Fraw )ill &ook &ook !o, !o, 7ew ork ork Srikandi Srikandi 'ardiaz, 'ardiaz, "868, "868, Mikrobio Mikrobiologi logi Pengolah Pengolahan an Pangan, Pangan, Departemen Departemen Pendidikan Pendidikan dan dan 0ebudayaan 0ebudayaan , Direkto Direktorat rat ?enderal ?enderal Pendidikan @inggi @inggi , Pusat *ntar ;ni#ersitas Pangan dan Fizi, P& &ogor. &ogor. Srikandi Srikandi 'ardiaz, 'ardiaz, Mikrobiolog Mikrobiologii Pengolahan Pengolahan Pangan =anjut, =anjut, "88%, Departem Departemen en Pendidikan Pendidikan dan 0ebudayaan 0ebudayaan,, Direktorat Direktorat ?enderal Pendidikan @inggi Pusat *ntar ;ni#ersitas Pangan dan Fizi, P& &ogor
15
PENDAHULUAN
Mi!o%iolo"i pen"olahan pan"an adalah ilmu #an" mempelaja!i pen"a!uh p!oses pen"olahan $e!hadap sel mi!oo!"anisme $e!masu meanisme e$ahanan mi!oo!"anisme $e!hadap pen"olahan. Disamping itu ilmu ini juga mempelajari perubahan-perubahan mikrobiologi pada makanan selama dan setelah proses pengolahan, baik perubahan-perubahan yang merugikan seperti kebusukan dan keracunan makanan, maupun perubahan-perubahan yang yang menguntungkan seperti fermentasi makanan. Proses pengolahan dan pengawetan makanan tidak selalu dapat mencegah semua perubahan-perubahan yang merugikan. Sebagai contoh, pada makanan yang telah diawetkan dengan pembekuan atau pengeringan , enzim-enzim yang terdapat dalam bahan pangan masih mungkin aktif dan menyebabkan perubahan warna, tekstur maupun cita rasa produk. leh karena itu baik proses pembekuan maupun pengeringan sebaiknya didahului dengan proses pemanasan, yaitu proses blansir, untuk menginaktifkan enzimenzim yang terdapat di dalam bahan pangan mentah. Mi!oo!"anisme maupun en6im)en6im #an" $e!dapa$ di dalam sel mi!oo!"anisme mempun#ai e$ahanan #an" %e!%eda)%eda $e!hadap %e!%a"ai p!oses pen"olahan dan pen"ae$an . Sebagai contoh, penyimpanan makanan pada suhu rendah pada umumnya dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme, tetapi suhu penyimpanan tersebut bahkan dapat merangsang pertumbuhan mikroorganisme yang bersifat psikrofilik yang dapat menyebabkan kebusukan makanan. Demikian juga penambahan garampada umumnya menghambat kebanyakan mikroorganisme, tetapi dapat merangsang pertumbuhan bakteri halofilik yang sering mengakibatkan perubahan warna. Se$iap p!odu olahan pan"an mempun#ai a!a$e!is$i #an" %e!%eda' dimana si&a$)si&a$ $e!se%u$ $e!u$ama dipen"a!uhi oleh omposisi %ahan pan"an' 7a!a pen"olahan' dan ondisi pen#impanann#a. Oleh a!ena i$u si&a$ mi!o%iolo"i da!i masim")masin" p!odu $e!se%u$ ju"a san"a$ spesi&i. !ara-cara analisis dan deteksi mikroorganisme pada bahan pangan perlu dikembangkan menggunakan metode baru yang lebih cepat dan sensitif, karena metode kon#ensional yang umum digunakan sampai sekarang selaim memerlukan alat-alat gelas dalam jumlah cukup banyak. Metode-metode baru yang banyak dikembangkan sekarang termasuk metode-metode untuk mendeteksi berbagai bakteri patogen dan toksin mikroorganisme secara lebih cepat dan sensitif. Dalam mikrobiologi pengolahan pangan, perkembangan dalam bidang rekayasa genetik di negara-negara yang sudah maju perlu diikuti supaya kita tidak ketinggalan dalam pengembangan teknologi. $ekayasa genetik yang banyak dikembangkan sampai sekarang adalah dalam bidang fermentasi industrial, misalnya pengembangan galur-galur mikroorganisme yang berpotensi untuk memproduksi suatu komponen makan atan bahan tambahan makanan.
1"
EKOLOGI MIKROORGANISME PADA MAKANAN
Jumlah dan jenis populasi mi!oo!"anisme pada maanan #an" $e!dapa$ dalam %e!%a"ai maanan san"a$ spesi&i. Hal ini dise%a%an a!ena pen"a!uh sele$i& #an" $e!jadi $e!hadap jumlah dan jenis mi!oo!"anisme pada maanan' sehin""a sa$u a$au %e%e!apa jenis mi!oo!"anisme menjadi dominan da!ipada #an" lainn#a dan me!upaan mi!oo!"anisme #an" spesi&i pada maanan $e!$en$u. Mikroorganisme yang terdapat pada makanan dapat berasal dari berbagai sumber seperti tanah, debu, air permukaan, saluran pencernaan manusia dan hewan, saluran pernafasan manusia dan hewan, dan lingkungan pemeliharaan, persiapan, penyimpanan dan pengolahan. &eberapa parameter yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme pada makanan menentukan apakah suatu mikroorganisme dapat tetap dorman ,mati atau tetap hidup subur sehingga tetap dominan pada makanan, tersebut. (a$o!)&a$o! #an" mempen"a!uhi jumlah dan jenis mi!oo!"anisme pada maanan dapa$ di%edaan a$as * &a$o! u$ama' #ai$u &a$o! in$!insi' &a$o! es$!insi' &a$o! pen"olahan' dan &a$o! implisi$. (AK+OR IN+RINSIK
Sifat-sifat fisik, kimia dan struktur makanan yang mmempengaruhi populasi dan pertumbuhan mikroorganisme disebut faktor intrinsik. 'aktor-faktor tersebut terdiri dari ( 4. p) 6. *kti#itas air +aw 8. Potensi oksidasi reduksi +h "5. 0andungan nutrisi "". Senyawa antimikroba "%. Struktur biologi Nilai pH
0ebanyakan mikroorganisme tumbuh baik pada p) 2,2 3 4.1 dan hanya beberapa yang dapat tumbuh pada p) di gawah p) /.5. &akteri mempunyai kisaran p) pertumbuhan yang lebih sempit dibandingkan dengan kapang atau kamir, sebagai contoh kebanyakan bakteri tidak dapat tumbuh di bawah p) / dan di atas p) 6.5, sedangkan kapang mempunyai kisaran p) pertumbuhan ".1 sampai 6.5 3 6.1. leh karena itu makanan yang mempunyai p) lebih rendah akan semakin awet karena semakin sedikit jenis mikroorganisme yang dapat tumbuh. 7ilai p) atau keasaman makanan dipengaruhi oleh asam yang terdapat pada makanan tersebut. *sam di dalam makanan mungkin terdapat secara alamiah, seperti pada buah-buahan asam, atau terbentuk secara fermentasi, misalnya pada yougurt, pikel sayur asin,dan sebagainya. 7ilai p) minimum untuk pertumbuhan mikroorganisme kadang-kadang dipengaruhi oleh jenis asam yang terdapat di dalam makanan tersebut.
1%
Sebagai contoh, beberapa laktobasili dapat tumbuh pada p) yang lebih rendah jika asam yang terdapat pada makanan tersebut berupa asam asetat atau asam laktat. A$i,i$as ai! -a/
7ilai aw kebanyakan makanan segar adalah di atas 5.88. 0ebanyakan bakteri pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw dibawah 5.8", sedangkan kebanyakan kamir pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw di bawah 5.66, dan kebanyakan kapang pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw dibawah 5.66. &akteri patogen yang tidak dapat tumbuh pada aw relatif rendah adalah Staphylococcus aureus, yang dapat tumbuh sampai aw di bawah 5.62, sedangkan Clostridium botulinum tidak dapat tumbuh pada aw paling rendah adalah bakteri halofilik, yaitu sampai aw 5.41, sedangkan kapang 9erofilik dapat tumbuh sampai aw 5.21, dan kamir osmofilik dapat tumbuh sampai aw 5.25. Po$ensi osidasi !edusi -O0R' Eh/
Mikroorganisme berbeda dalam sensiti#itasnya terhadap potensi oksidasi reduksi dari medium pertumbuhannya. Potensi :$ dari substrat menunjukkan kemampuan substrat untuk melepaskan elektron +teroksidasi atau menerima elektron +tereduksi. Potensi :$ dari suatu sistim diberi simbol h. Mikroorganisme aerobik memerlikan nilai h positif +teroksidasi, sedangkan mikroorganisme anaerobik memerlukan nilai h negatif +terduksi. 0omponen-komponen yang menyebabkan konduksi reduksi +anaerobik pada makanan adalah grup sulhidril +-S) di dalam daging dan asam askorbat serta gula-gula pereduksi di dalam buah-buahan dan sayur-sayuran. Selain itu tekanan oksigen di atmosfir yang terdapat disekitar makanan juga mempengsruhi potensi :$. &eberapa bakteri aerobik tumbuh lebih baik pada kondisi tereduksi, dan bakteri tersebut disubut bakteri mikroaerofilik. &eberapa contoh bakteri mikroaerofilik adalah laktobasili dan srteptokoki. &eberapa bakteri mempunyai kemampuan untuk tumbuh pada keadaan aerobik ataupun anaerobik dan disebut anaerob fakultatif. 0ebanyakan kapang dan kamir yang tumbuh pada makanan bersifat aerobik, dan hanya beberapa yang bersifat fakultatif anaerobik. Kandun"an nu$!isi
;ntuk dapat tumbuh dan berfungsi secara normal mikroorganisme membutuhkan komponen-komponen sebagai berikut ( 2. *ir 4. Sumber energi 6. Sumber 7itogen 8.
1
Sebagai sumber energi, mikroorganisme pangan dapat menggunakan berbagai gula ,alkohol, dan asam amino. &eberapa mikroorganisme dapat menggunakan sumber karbohidrat yang lebih kompleks seperti pati, sellulose, dengan terlebih dahulu memecahkannya menjadi unit-unit yang lebih sederhana. =emak dapat juga digunakan oleh beberapa mikroorganisme tertentu sebagai sumber energi. Sumber nitrogen utama bagi mikroorganisme heterofilik adalah asam amino, &erbagai senyawa sumber nitrogen juga dapat digunakan sebagai mikroorganisme. &eberapa mikroorganisme dapat menggunakan nukleotida dan asam amino bebas, sedangkan mikroorganisme lainnya dapat menggunakan peptida dan protein. Pada umumnya mikroorganisme akan menggunakan senyawa yang paling sederhanan dulu, yaitu asam amino sebelum menggunakan senyawa yang lebih kompleks seperti protein. Mikrorganisme mungkin membutuhkan #itamin & dalam jumlah kecil. Pada umumnya bakteri gram positif mempunyai kemampuan paling rendah dalam mensintesa semua faktor pertumbuhan yang dibutuhkan, oleh karena itu kedua grup mikroorganisme tersebut sering ditemukan tumbuh pada makanan-makanan yang mempunyai #itamin & rendah. Sen#aa An$imi!o%a
0etahanan makanan terhadap serangan mikroorganisme juga dipengaruhi oleh adanya senyawa-senyawa antimikroba yang disebut laktenin dan suatu senyawa antikoliform. Selain itu susu mentah mengandung laktoperoksidase yang efektif terhadap streptokoki.Senyawa antimikroba lainnya yaitu lisozim di dalam putih telur dan asam benzoat di dalam beberapa buah-buahan. =ipid dan minyak esensial, misalnya eugenol di dalam cengkeh dan aldehida sinamat di dalam kayu manis, juga mempunyai sifat anti mikroba. S$!u$u! 1iolo"i
&eberapa bahan pangan mempunyai stuktur spesifik yang melindungi terhadap masuknya organisme pembusuk dan proses pembusukan selanjutnya, !ontoh struktu tersebut misalnya kesat pada biji-bijian, kulit buah-buahan, kulit telur, kulit kacang, kulit pada ikan dan hewan, dan sebagainya. Selain itu tekstur bahan pangan juga mempengaruhi kecepatan pembusukan oleh mikroorganisme pembusuk. Sebagai contoh ikan dan daging ayam lebih cepat mengalami kerusakan dan kebusukan dibandingkan dengan daging sapi karena ikan dan daging ayam mempunyai struktur yang lebih lembut dan lunak dibandingkan dengan daging sapi.
(AK+OR EKS+RINSIK
'aktor ekstrinsik adalah kondisi lingkungan penyimpanan yang mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme pada makanan terutama adalah suhu penyimpanan, kelembaban relatif lingkungan, dan susunan gas dilingkungan tempat penyimpanan.
1/
Suhu
&erdasarkan suhu optimum pertumbuhannya, mikroorganisme dapat dibedakan atas tiga grup yaitu( /. psikrofil yang mempunyai suhu optimum 1-"15! dengan kisaran suhu pertumbuhan 1-%55! 1. mesofil yang mempunyai suhu optimum %5-/55! dengan kisaran suhu pertumbuhan "5-/15! 2. termofil yang mempunyai suhu optimun pertumbuhan /1-255! dengan kisaran suhu pertumbuhan %1- 655! Meskipun makanan akan lebih awet jika sisimpana pada suhu yang lebih rendah,tetapi beberapa makanan akan menurub mutunya jika disimpan pada suhu ""45! dibandingkan dengan suhu 1-45!. 0ebanyakan sayuran mempunyai suhu penyimpanan terbaik pada suhu sekitar "55!, termasuk kentang ,kubis, seledri dan sebagainya. Kelem%a%an !ela$i&
0elembaban relatif +$) lingkungan tempat penyimpanan mempengaruhi aw dalam makanan. Makananan dengan aw rendah akan menyerap air jika disimpan dalam lingkungan dengan $) tinggi. Demikian juga sebaliknya makanan dengan aw tinggi akan kehilangan air jika disimpan di dalam ruang dengan $) rendah. Penyimpanan makanan di dalam ruangan dengan $) rendah dapat mencegah kebusukan mikroorganisme, akan tetapi pada $) yang rendah makanan juga akan kehilangan sebahagian airnya sehingga mengerut dan menurunkan mutu makanan. Dalam memilih $) lingkungan yang tepat, perlu diperhatikan kemungkinan pertumbuhan mikroorganisme pembusuk dengan tetap mempertahankan mutu makan yang disimpan. Susunan Gas A$mos&i!
Penyimpanan buah-buahan di dalam ruang dengan konsentrasi yang !% dinaikkan sampai "5 > ternyata dapat mencegah pertumbuhan kapang yang biasanya menyerang buah-buahan. !ara penyimpanan ini disebut controlled atmosphere storage + CA storage, dimana !% ditambahkan ke dalam ruangan dari sumber mekanis atau menggunakan es kering +!% padat. Dengan CA storage kematangan buah-buahan dapat juga diperlambat, dan hal ini diduga disebabkan karena !% bersifat sebagai inhibitor kompetitif bagi etilen yang berperan dalam kematangan buah-buahan. Selain !%, zon + juga mempunyai effek mengawet terhadap beberapa makanan, dengan konsentrasi beberapa ppm, ozon terbukti dapat mencegah pertumbuhan beberapa mikroorganisme pembusuk. 0arena ozon termasuk senyawa pengoksidasi kuat, maka ozon tidak dapat digunakan untuk mengawet makan dengan kadar lipid yang tinggi karena akan menyebabkan ketengikan pada makanan tersebut. ?umlah dan jenis mikroorganisme yang tumbuh pada makanan sangat dipengaruhi ada tidaknya oksigen disekelilingnya. Daging yang disimpan pada suhu rendah kebanyakan terkontaminasi oleh bakteri gram negatif yang bersifat psikrofil. Pada kondisi penyimpanan aerobik bakteri dominan pada karkas daging yang disimpana pada suhu rendah +lemari es adalah 11
bakteri gram negatif berbentuk batang dan pembentuk lendir, sedangkan persentase bakteri gram positip menurun selama beberapa jam penyimpanan. Sebaliknya padadaging yang dipak secara #akum +kondisi aerobik dan disimpan pada penyimpanan yang sama, bakteri yang dominan adalah bakteri gram positifp yang bersifat anaerobik fakultatif dan menyebabkan keasaman atau penurunan p) daging. Selama penyimpanan #akum, jumlah bakteri gram negatip pada daging menurun. (AK+OR IMPLISI+
'aktor implisit adalah parameter biotik yang mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme yang terdapat di dalam makanan yang meliputi antagonisme, sinergisme dan sintrofisme. Sinergisme dan antagonisme terjadi terutama melalui pembentukan senyawa perangsang + untuk sinergisme atau pen ghambat untuk + antagonisme . !ontoh senyawa penghambat yang terbentuk oleh mikroorganisme misalnya adalah bakteriosin. Sintrofisme adalah pertumbuhan antara dua mikroorganisme sehingga membentuk kondisi nutrisi yang memungkinkan mikroba lainnnya untuk tumbuh. Meskipun mikroorganisme patogen dan pembusuk terdapat dalam makanan , tetapi kadang-kadang tidak terjadi keracunan atau kebusukan makanan karena pertumbuhan dan metabolisme dari mikroorganisme patogen atau pembusuk tersebut dihambat melalui reaksi antagonistik oleh mikroorganisme lainnya. @abel berikut menunjukkan mikroorganisme yang umum terdapat dalam bahan pangan dan bersifat antagonis terhadap mikroorganisme lainnya. @abel . &eberapa contoh interaksi antagonistik diantara mikroorganisme pada bahan pangan Mikroorganisme
Mikroorganisme yang mempunyai pengaruh antagonistik
Clostridium botulinum
&acillus spp Brevibacterium linen Clostridium perfringens Clostridium sporogenes Enterobacriaceae Lactobacillsceae Pseudomonan aeroginosa Streptococcus lactis Clostridium sporogenes Lactobacillaceae Lactobacillaceae Eschericia coli Lactobacillaceae Aeromonas Bacillus spp Enterobacteriaceae Lactobacillaceceae Pseudomonas
Clostridium perfringens Escherichia coli Salmonella Staphylococcus aureus
0hamir
Aeromonas spp Alcaligenes spp Pseudomonas spp Vibrio spp
12
(AK+OR PENGOLAHAN
Setelah seleksi faktor intrinsik dan ekstrinsik , jumlah dan jenis mikroorganisme yang terdapat dalam makanan juga dipengaruhi oleh proses pengolahan yang dilakukan terhadap makanan tersebut. Perlakuan panas, irradiasi dan penggunaan senyawa pensteril seperti etilen oksida pada umumnya dapat membunuh semua mikrorganisme pembusuk. Disamping itu beberapa tahap dalam proses pengolahan kadang-kadang menambah jumlah dan jenis mikroorganisme yang terdapat dalam makanan, misalnya proses pencucian bahan menggunakan air yang kurang bersih, kontaminasi dari alat- alat pengolahan yang digunakan, penyimpanan yang baik untuk pertumbuhan mikroorganisme dan sebagainya. PENGARUH +O+AL
Semua faktor-faktor yang disebut diatas mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme di dalam makanan. @etapi dari faktor-faktor tersebut, terutama p), aw ,dan adanya senyawa antimikroba, membedakan makanan ke dalam tiga kelompok berdasarkan ketahanannya terhadap serangan mikroorganisme. &erdasarkan daya awetnya , makananan dibedakan atas tiga kelompok yaitu( /. &ahan pangan yang mudah rusak misalnya daging, ikan, susu dan sebagainya 1. &ahan pangan yang agak awet karena telah mengalami proses pengolahan, misalnya jem, susu kental manis, sosis dan sebagainya 2. &ahan pangan yang tahan +awet, misalnya makanan-makanan kering. Pada bahan segar seperti daging, susu, telur, daging ayam dan ikan segar, mikroorganisme yang dominan adalah terutama adalah bakteri gram negatif berbentuk batang yang bersifat psikrofilik. Pada bahan pangan yang telah mengalami proses pasteurisasi, bakteri gram negatif pada umumnya akan mati dan masih tahan terhadap pasturisasi adalah streptokoki grup D. Penurunan aw makanan akan mengubah mikroflora pada makanan tersebut. &ahan makanan yang diturunkan awnya sampai 5.82 dan dikombinasi dengan penurunan p), penambahan bahan pengawet, serta pengemasan yang baik mempunyai daya tahan simpan sampai beberapa minggu pada suhu dibawah "5o!. Mikroorganisme yang dominan pada makanan semacam ini terutama adalah laktobacilli, streptokoki, kapang dan kamir. Makanan yang awnya diturunkan sampai 5.61 pada umumnya tidak ditumbuhi oleh bakteri tetapi yang dominan adalah kapang dan kamir. ?ika aw makanan diturnkan lagi sampai 5.65, hanya kapang yang dapat tumbuh pada aw tersebut Pada makanan yang disterelisasi dengan cara pengalengan, hanya bakteri pembentuk spora yan masih dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan.
14
MIKROORGANISME INDIKA+OR PADA PRODUK PANGAN OLAH Pen""olon"an Mi!oo!"anisme India$o!
Mikroorganisme indikator pada produk pangan olah merupakan mikroorganisme yang dapat digunakan sebagai batasan penetapan mutu suatu produk pangan olah. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator mutu suatu produk pangan olah dapat dibedakan ke dalam tiga kelompok yaitu ( /. Mikroorganisme indikator keamanan 1. Mikroorganisme indikator sanitasi pengolahan 2. Mikroorganisme indikator kebusukan Mikroorganisme indikator keamanan pangan terdiri dari mikroorganisme patogen yang sering ditemukan pada produk pangan tertentu. Mikroorganisme patogen tersebut dapat dibedakan atas mikroorganisme penyebab infeksi dan penyebab keracunan makanan. !ontoh Salmonella merupakan bakteri patogen yang sering ditemukan sebagai indikator keamanan produk-produk daging, udang beku dan telur, sedangkan Staphylococus aureus digunakan sebagai indikator keamanan produk-produk daging olah beragam seperti sosis, daging asap dan ikan. Mikroorganisme indikator sanitasi pengolahan pangan terdiri dari mikroorganisme yang mungkin mencemari makanan selama pengolahan. Pengujian terhadap mikroorganisme sanitasi pengolahan dilakukan segera setelah peng olahan, tidak Setelah penyimpanan atau transpor. Mikroorganisme tersebut dapat berasal dari berbagai sumber misalnya dari alat-alat pengolahan yang digunakan, baik untuk pencucian bahan makanan, maupun yang langsung yang digunakan pada pengolahan, dari pekerja pengolah makanan, atau dari hewan-hewan yang mencemari tempat pengolahan . Mikroorganisme indikator kebusukan makanan dapat digunakan sebagai penetapan daya tahan simpan suatu produk pangan olah, sehingga dapat diketahui masa kadaluwarsa produk-produk tersebut. Semakin tinggi jumlah mikroorganisme pembusuk, semakin rendah daya tahan simpannya. ?enis mikroorganisme indikator, baik indikator keamanan, sanitasi maupun kebusukan, berbeda-beda untuk setiap jenis produk pangan olah, yaitu tergantung dari jenis dan komposisi produk pangan dan proses pengolahan yang diterapkan. &erikut ini akan dibahas mikroorganisme indikator dikelompokkan berdasarkan kelompok komoditi pangan olah, yaitu produk sayuran, produk daging dan unggas, produk susu, dan produk hasil perairan seperti ikan, udang dan kerang. PRODUK SA2URAN
Produk sayuran yang akan dibahas adalah terutama sayuran beku dan sayuran kaleng karena kedua produk tersebut dianggap produk sayuran yang populer. Produk sayuran kering tidak dibahas karena dianggap sebagai produk yang kurang populer, dan karena bentuknya kering maka relatif aman dan tahan lama disimpan.
16
Sa#u!an %eu
Sayuran pada umumnya terkontaminasi oleh bakteri yang tergolong koliform, dan bakteri tersebut mungkin masih ada pada setiap tahap pengolahan. Dari sur#ey yang dilakukan oleh Splittstoesser dan Aettergreen +"86" terhadap sayuran yang dibekukan melaporkan bahwa Enterobacter dan Klebsiella merupakan mikroflora normal yang terdapat pada sayuran sejak di kebun oleh karena itu keberadaannya di dalam produk sayuran tidak dapat digunakan sebagai indikator sanitasi. Sebaliknya sayuran pada umumnya jarang terkontaminasi oleh koliform fekal yaitu Escherichia coli oleh karena itu keberadaannya di dalam sayur-sayuran dapat digunakan sebagai indikator sanitasi. Mengapa sayuran beku jarang terkontaminasi oleh Escherichia coli B beberapa kemungkinan yang dapat diterangkan adalah sebagai berikut ( /. Sayuran jarang terkontaminasi oleh kotoran manusia maupun hewan, kecuali jika setelah pemanenan sayuran kemudian dicuci dengan air yang terkontaminasi oleh kotoran. 1. Sayuran bukan merupakan habitat normal E! coli 2. 0emungkinan terjadi kontaminasi kotoran maupun koliform fekal pada sayursayuran, tetapi E!coli merupakan bakteri yang sensitif terhadap proses blansir dan pembekuan sehingga tidak akan terdeteksi pada sayuran beku Sa#u!an alen"
Sayuran kaleng adalah sayuran yang diproses dengan cara sterilisasi komersial di dalam kaleng sehingga diharapkan sayuran tersebut sudah bebas dari mikroorganisme patogen dan pembusuk yang dapaCt tumbuh selama penyimpanan pada suhu penyimpanan yang normal +suhu kamar. Makanan kaleng tidak diharapkan steril jika disimpan pada suhu yang relatif tinggi, misalnya suhu 15 - 115!, karena bakteri termofilik yang mungkin tumbuh pada suhu tersebut dan mengakibatkan kebusukan. 0arena sifatnya yang steril komersial, maka mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator terutama adalah mikroorganisme yang bersifat mesofilik, meskipun pengujian terhadap bakteri termofilik juga diperlukan untuk mengetahui mutu mikrobiologi makanan kalengan tersebut. ?adi sebagai indikator kebusukan dapat ditetapkan jumlah bakteri yang secara anaerobik maupun aerobik dengan suhu inkubasi %5! untuk bakteri mesofilik dan 115! untuk bateri termofilik. &eberapa pengujian mikrobiologi yang lebih spesifik juga dapat dilakukan untuk mengetahui indikator kebusukan suatu sayuran dalam kaleng terdapat jumlah bakteri pembentuk asam tanpa gas misalnya Bacillus stearothermophilus pada sayuran atau makanan lain berasam rendah, dan B! coagulans "B! thermoacidurans# pada sayuran atau makanan lain yang bersifat asam. &eberapa bakteri perusak makanan kaleng bersifat proteolitik dan membentuk hidrogen sulfida sehingga makanan kaleng menjadi busuk dan bewarna hitam karena terjadinya kerusakan reaksi antara sulfida dengan besi. &akteri yang menyebabkan kerusakan tersebut misalnya Clostridium nigrificans yang bersifat anaerobik dan B. betanigrificans yang bersifat anaerobik fakultatif, keduanya bersifat termofilik. Pengujian terhadap mutu keamanan makanan kaleng terutama dilakukan terhadap adanya spora bakteri Clostridium botulinun. &akteri ini tergolong bakteri anaerobik 18
berbentuk spora dan bersifat mesofilik, dan merupakan bakteri pembentuk neurotoksin yang dapat mengakibatkan keracunan yang bersifat fatal. Pengujian terhadap mikroorganisme indikator sanitasi biasanya dilakukan terhadap makanan kaleng , karena pemanasan yang tinggi selama proses sterilisasi akan membentuk semua sel #egetatif mikroorganisme. 0ontaminasi kembali mungkin terjadi selama penyimpanan, misalnya pada kaleng yang bocor.
PRODUK DAGING DAN UNGGAS Pengujian terhadap mikroorganisme indikator pada produk daging dan unggas dilakukan untuk beberapa tujuan tertentu yaitu untuk menjamin keamanannya secara mikroorgannisme biologis, mengetahui kondisi sanitasi selama pengolahan, dan mengetahui daya tahan simpan produk. *lasan menggunakan mikroorganisme indikator adalah untuk memantau mutu bahan mentah yang digunakan, kodisi pengolahan, dan mutu produk pada berbagai tahap pengolahan dan distribusi. +a%el . Mi!oo!"anisme india$o! un$u p!odu)p!odu da"in" dan un""as
ndikator 0emanan
Sanitasi
Daya tahan simpan
Mikroorganisme Salmonella Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Clostridia mesofilik 0oliform Escherichia coli Enterokoki 0apang dan 0amir &akteri asam laktat Pseudomonas
India$o! eamanan pan"an Produk-produk daging dan unggas sering merupakan sumber keracunan makanan. &akteri patogen yang sering mencemari produk-produk tersebut terutama adalah Staphylococcus aureus, Salmonella dan Clostridium perfringens! Staphylococcus aureus sering mencemari produk-produk daging yang diolah dengan kadar garam relatif tinggi, seperti sosis dan ham, sedangkan Salmonella sering ditemukan pada produk-produk dan unggas yang masih mentah atau telah diolah setengah matang, dan C! perfringens sering ditemukan pada produk-produk daging dan unggas yang dipanggang atau dibakar. &akteri patogen lain yang mungkin ditemukan pada produk-produk daging tetapi relatif jarang dibandingkan dengan ketiga bakteri patogen diatas adalah Clostridium botulinum dan Bacillus cereus. Di ndonesia, kasus keracunan makanan yang disebabkan oleh produk-produk daging dan unggas belum banyak dilaporkan dan dicatat dengan baik, karena gejalanya pada umumnya bukan merupakan penyakit menular tetapi suatu gejala keracunan.
25
&erbagai cara dapat dilakukan untuk meningkatkan keamanan produk-produk daging dan unggas antara lain ( 1. Penetapan proses terkontrol. Dalam proses terkontrol *nalysis. Sistim ini terdiri dari tahap e#aluasi proses dalam industri dan identifikasi titik kritis yang harus dikontrol, kemudian mengembangkan program monitoring untuk memastikan bahwa titik kritis tersebut telah berhasil dikontrol. Dalam proses pengolahan produk-produk daging terdapat dua titik kontrol kritis yang harus dimonitor untuk meningkatkan keamanan produk yaitu, a Penggunaan suhu dan waktu yang tepat untuk pemanasan dan pendinginan produk. b Mencegah kontaminasi silang daging mentah ke daging yang telah masak 2. 'ormulasi produk. &erbagai bahan mentah dapat ditambahkan ke dalam produk produk daging olah untuk mencegah pertumbuhan mikroba patogen, misalnya karbohidrat yang dapat difermentasi menjadi asam , asap kayu, asidulan, garam dan natrium nitrit. 4. Penggunaan wadah pengemas dan label yang tepat. Sebagai contoh, pengemasan #akum dapat menghambat pertumbuhan Staphylococcus aureus jika dikombinasikan dengan penambahan garam. =abel pada wadah pengemas dapat digunakan sebagaimedia instruksi kepada konsumen mengenai cara yang tepat untuk penyimpanan dan konsumsi produk. 6. 0ombinasi dua atau tiga cara di atas.Produk akan aman untuk dikonsumsi jika diproduksi melalui suatu proses pengolahan yang terkontrol dimana mikroba patogen dapat dimusnahkan, dikombinasi dengan penambahan bahan-bahan yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen yang masih hidup, dan dikemas sedemikian rupa sehingga pertumbuhan bakteri patogen dapat dihambat dengan label yang memberikan informasi mengenai cara penanganan dan penyimpanan produk. &erbagai faktor mempengaruhi tingkat keamanan produk-produk daging dan unggas olahan dapat dilihat pada tabel berikut G +a%el. (a$o!)&a$o! #an" mempen"a!uhi $in"a$ eamanan p!odu)p!odu da"in" dan un""as (a$o! Penen$u kstrinsik Suhu pengolahan •
•
0ondisi penyimpanan
•
Mikroba kompetitif
•
Pengemasan
Suhu dan waktu pemanasan dan pendinginan Suhu dan waktu penyimpanan ?enis dan jumlah mikroba nonpatogen yang ada setelah pengolahan atau karena kontaminasi setelah proses ?enis pengemas ?umlah oksigen setelah penutupan dan selama penyimpanan 0eterangan untuk penangaan:penyimpanan produk
ntrinsik E
p)
?enis dan jumlah karbohidrat Pertumbuhan bakteri asam laktat Penggunaan asidulan atau fosfat
2"
E
Faram
0onsentrasi garam
E
$esidu nitrit
?umlah nitrit 7ilai p) produk Suhu dan waktu pengolahan dan penyimpanan 0andungan besi Pertumbuhan mikroba penurun nitrat
E *skorbat, iso askorbat
Suhu dan waktu pengolahan dan penyimpanan
E &esi
?enis daging dan bahan tambahan
E 'osfat
?enis dan jumlah yang ditambahkan
E &ahan lain +asap
?enis dan jumlah yang ditambahkan
India$o! sani$asi
Mutu sanitasi produk-produk daging dan unggas biasanya ditentukan berdasarkan jumlah hitungan cawan aerobik pada suhu 1 3 45!, jumlah koliform, dan ada tidaknya E! coli. Pengujian terhadap mikroorganisme indikator sanitasi dilakukan segera setelah pengolahan, dan untuk mengetahui sumber pencemaran pada produk akhir sebaiknya juga dilakukan pengujian terhadap peralatan dan bahan bah an yang digunakan. Pengujian hitungan cawan aerobik yang dilakukan pada suhu 1 3 45! selama dua hari bertujuan untuk mendeteksi bakteri yang berasal dari pekerja pengolah makanan dan hewan yang diolah, baik dari saluran pencernaan, saluran pernafasan, kulit, maupun sumber lainnya dan mendeteksi bakteri yang berasal dari alat-alat pengolahan yang tercemar oleh kedua sumber tersebut. Penggunaan suhu dan waktu inkubasi tersebut juga dapat mendeteksi mikroflora normal yang terdapat pada alat-alat pengolahan. ?umlah hitungan cawan pada suhu 1 3 45! selama dua hari menunjukkan tingkat sanitasi makanan. Penggunaan suhu inkubasi yang lebih rendah, yaitu /./ 3 55! dapat juga dilaksanakan tetapi lebih tepat digunakan untuk mendeteksi mikroorganisme indikator kebusukan daripada indikator sanitasi, meskipun beberapa koliform dilaporkan dapat berkembang biak pada suhu rendah. nformasi yang diperoleh dari pengujian mikroorganisme indikator sanitasi bergantung kepada apakah produk tersebut dalam keadaan mentah atau siap untuk dimakan. ;ntuk bahan pangan mentah, jumlah koliform dan E! coli menunjukkan tingkat kontaminasi pada proses penyembelihan:pemotongan hewan . Pada daging unggas, pencemaran oleh mikroorganisme indikator dan Salmonella seringkali terjadi ketika hewan berada dalam peternakan sebelum pemotongan. Selama pemotongan misalnya dapat dilakukan tindakan-tindakan pencegahan untuk untuk menurunkan tingkat pencemaran yang terjadi. Salah satu contoh misalnya dengan cara membuang isi perut tanpa memotong atau melukai usus. Selama pengolahan daging, jumlah mikroorganisme mungkin dapat meningkat pada beberapa tahap pengolahan, misalnya waktu pemisahan tulang dari daging, baik 2%
dengan menggunakan mesin maupun dengan tangan, pada waktu pencucian, penggilingan, dan sebagainya. Perendaman daging di dalam larutan garam dapat merangsang pertumbuhan bakteri yang tahan garam seperti S! aureus. India$o! e%usuan
Daya tahan simpan produk-produk daging dan unggas dapat diketahui dari kandungan mikroorganisme pembusuk di dalamnya. ?enis kebusukan yang umum terjadi dipengaruhi oleh jenis produk, komposisi produk, proses termal yang diterapkan terhadap produk, kontaminasi selama pengolahan dan pengepakan, cara pengepakan, dan suhu serta waktu penyimpanan. Pemilihan mikrorganisme indikator kebusukan ber#ariasi tergantung dari jenis produk. ;ntuk daging segar yang belum diolah, dimana kebusukan biasanya disebabkan oleh bakteri gram negatif berbentuk batang seperti Pseudomonas, biasanya ditetapkan jumlah hitungan cawan pada suhu %55! selama hari menggunakan Plate !ount *gar +P!*. ?ika produk-produk daging dipak di dalam plastik yang tidak tembus oksigen, misalnya pada sosis yang dipak secara #akum di dalam plastik, kebusukan disebabkan bakteri asam laktat. ?umlah bakteri asam laktat di dalam produk-produk daging oleh yang dipak secara #akum mempengaruhi kecepatan pembusukan produk yang ditandai antara lain dengan terjadinya perybahan cita rasa menjadi asam dan perubahan warna cairan daging yang keluray yaitu menjadi keputih-putihan. ?umlah hitungan cawan aerobik pada produk-produk yang baru diolah menunjukkan jumlah bakteri yang tahan terhadap proses pengolahan dan tingkat kontaminasi dari peralatan dan sumber lainnya. *kan tetapi daya tahan simpan produk-produk daging yang dipak #akum tidak diketahui dari jumlah hitungan cawan aerobik, karena sebagian besar bakteri yang terhitung dalam uji jumlah mikroorganisme aerobik tidak dapat tumbuh selama penyimpanan dalam keadaan #akum.
P!odu susu Susu mentah dari sapi sehat pada umumnya mengndung mikrorganisme sebanyak "55 3 "5.555 sel:mil dengan rata-rata 155 3 ".555 sel:ml. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator sanitasi pada susu mentah adalah koliform yang tidak boleh melebihi "55 sel:ml. Mikroorganisme yang digunakan sebagai indikator dan sekaligus juga menunjukkan bahwa susu tersebut berasal dari sapi yang sakit diantaranya adalah streptokoki, stapilokoki, mikrobakteria, dan brucella. Mikroorganisme indikator pada produk-produk susu olah tidak hanya terdiri dari mikroorganisme yang menunjukkan terjadinya kontaminasi kotoran tetapi juga mikroorganisme yang menunjukkan cara penanganan sebelumnya termasuk sanitasi selama pemerahan, suhu penyimpanan, sanitasi alat dan proses pengolahan, dan kemungkinan transfer dari produk-produk lainnya. Mikroorganisme yang biasa diuji pada produk susu oleh terdiri dari koliform, termofil, termodurik, psikotrofik, pembentukan gas, pembentukan spora aerobik dan anaerobik, enterokoki, kapang dan kamir serta kelompok lainnya termasuk beberapa bakteri patogen tertentu. Pemilihan mikroorganisme indikator tersebut tergantung kepada jenis produk dan proses yang diterapkan. 2
Pemilihan mikroorganisme indikator pada produk-produk susu olah sangat ber#ariasi karena sifat-sifat fisik dan kimia berbagai prodik susu ber#ariasi. Produk produk susu dapat dibedakan menjadi lima kelompok besar yaitu( 2. Susu cair, baik yang masih mentah, telah mengalami pasteurisasi, maupun susu steril 4. Susu kental dan susu bubuk,termasuk bubul whey dan kasein 6. Mentega 8. 0eju dan produk fementasi lainnya "5. s krim dan produk beku lainnya Perbedaan sifat-sifat dan mutu mikrobiologi diantar produk-produk susu olah tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu ( "". !ara konsumsi , yaitu mentah, dipanaskan atau disterilkan. "%. Proses pemanasan yang diterapkan , misalnya 215! selama 5 menit atau 4%5! selama "1 detik untuk susu pasteurisasi , ""65! untuk susu e#aporasi atau lebih tinggi lagi. ". 0ondisi pengolahan misalnya alamiah seperti dadih atau terkontrol seperti pada keju "/. !ara penyimpanan selama penjualan, misalnya lemari es atau dibekukan "1. Penambahan bahan pengawet atau senyawa antimikroba "2. 0eadaan dispersi air dalam produk, misalnya lemak dalam air seperti pada susu, es krim, keju, atau air dalam lemak seperti pada mentega. "4. ;mur simpan produk yang ber#ariasi mulai dari beberapa hari untuk susu pasteurisasi, sampai beberapa bulan untuk keju. "6. Perbedaan p) dari mulai ,1 sampai mendekatai netral "8. Penambahan kultur mikroorganisme dengan kemungkinan produksi antibiotik %5. Perbedaan akti#itas air karena perbedaan dalam penambahan garan, yaitu dari 5, sampai /5 > dan perbedaan kadar air dari % sampai 85>
P!odu Hasil Pe!ai!an
Produk hasil perairan seperti ikan , udang , kerang dan sebagainya mempunyai potensi yang besar sebagai penyebab keracunan makanan. Meskipun makanan-makanan hasil laut segera setelah ditangkap pada umumnya bebas dari pencemaran air yang terpolusi, tetapi kontaminasi oleh bakteri patogen dapat terjadi selama pebgolahan dan penanganan. kan segar yang baru ditangkap pada umumnya mengandung mikroorganisme sebanyak "5% 3 "5 sel per cm% permukaan kulit atau per gram daging. ?umlah ini mungkin dapat mencapai "5 3 "55 kali lebih tinggi, tergantung dari mutu air tempat ikan tersebut di tangkap. ?umlah bakteri di dalam rongga perut ikan tergantung dari jumlah makanan yang terdapat di dalamnya, ber#ariasi dari beberapa ratus sampai "54 sel per gram isi perut ikan. &akteri patogen yang mencemari hasil perairan terutama adalah Clostridum botulinum , Sterptococcus aureus, Sterptococcus pyogenes, Salmonella Shigella dan 2/
Clostridium perfringens! Produk-produk hasil laut juga sering tercemar oleh Vibrio parahaemolyticus . 0erang merupakan salah satu hasil perairan yang sering menyebabkan keracunan makanan. )al ini disebabkan oleh sistem penyaringan makanan yang terdapat pada kerang, mengakibatkan bakteri mudah mengumpul di dalam rumah kerang. &eberapa bakteri tertentu yang digunakan sebagai indikator pencemaran kotoran pada hasil perairan, antara lain koliform, koliform fekal termasuk Escherichia coli, Sterptokoki fekal , Clostridum perfringens dan Clostridia lainnya, &akteri-bakteri tersebut dapat digunakan sebagai indikator karena biasanya ditemukan di dalam air yang tercemar oleh bakteri patogen yang berasal dari kotoran. Daya tahan simpan produk perairan di tentukan oleh jumlah mikroba pembusuk yang terdapat di dalamnya. Pengujian terhadap indikator pada produk-produk pangan hasil perairan, baik untuk bahan yang masih segar maupun yang telah di olah pada prinsipnya sama dengan pengujian indikator kebusukan terhadap produk-produk daging dan unggas. ;ntuk produk-produk yang dibekukan dilakukan perhititungan jumlah hitungan cawan menggunakan Plate Count Agar + P!* pada suhu %55! selama tiga hari untuk menghitung jumlah mikroba pembusuk baik yang bersifat psikrofilik ataupu mesofilik.
21
DEKOMPOSISI MAKANAN OLEH MIKROORGANISME Dalam pe!$um%uhann#a mi!oo!"anisme mem%u$uhan 6a$)6a$ nu$!isi un$u sin$esis omponen sel dan men"hasilan ene!"i. Se%a"ai sum%e! ene!"ai un$u men"hasilan A+P $e!u$ama' dipe!oleh da!i a!%ohid!a$ dan p!o$ein. Selain itu mikroorganisme juga membutuhkan beberapa faktor pertumbuhan seperti asam amino sebagai bahan dari protein, purin dan pirimidin sebagai bagian dari asam nukleat, mineral dan #itamin sebagai bagian dari prostetik enzim di dalam sel. 0omposisi kimia sel mikroorganisme menunjukkan bahwa unsur-unsur !, ), , 7, P dan S menyusun 82> dari berat kering sel dan unsur-unsur mikro seperti 0, !a, Mg, !l, 'e,Mn, !o, !u, dan Mo diperlukan oleh hampir semua mikroorganisme. Mi!oo!"anisme mempun#ai %e!%a"ai ma7am en6im #an" dapa$ meme7ah omponen)omponen maanan menjadi sen#aa #an" 8sen#aa #an" le%ih sede!hana #an" men"ai%a$an pe!u%ahan)pe!u%ahan dalam si&a$ maanan sepe!$i a!na ' !asa' %au' dan $es$u!. @idak semua mikroorganisme dapt memecah berbagai karbohidrat, misalnya pati susah dipecah oleh kebanyakan mikroorganisme kecuali oleh beberapa yang bersifat amilolitik. Monosakarida dan disakarida mudah dipecah oleh berbagai mikroorganisme. 0ebanyakan buah-buahan mengandung monosakarida dalam jumlah yang tinggi, oleh karena itu sering mengalami fermentasi secara spontan dengan menghasilkan asam dan gas. Susu mengandung disakarida yaitu laktosa, sehingga fermentasi asam laktat mudah terjadi pada susu. Produksi asam laktat oleh mikroorganisme pembentuk asam umum terjadi pada makanan yang kaya akan karbohidrat, tetapi pada umumnya kapang dan kamir tidak aktif dalam memproduksi asam pada makanan. Makanan yang kaya akan protein juga mengalami perubahan biokimia tetapi molekul protein lebih kompleks dibandingkan dengan karbohidrat. &akteri dan kapang tertentu yang memecah protein disebut mikroorganisme proteolitik.. Mikroorganisme semacam ini mempunyai semacam enzim yang kompleks sehingga dapat memecah protein menjadi asam asam amino yang dapat digunakan sebagai sumber energi oleh sel. Disamping itu selama pemecahan protein akan terbentuk berbagai asam, gas, dan produk produk lainnya yang beberapa di antaranya mungkin tidak diinginkan karena menimbulkan bau busuk, tetapi beberapa produk pemecah protein mungkin diinginkan seperti dalam proses pematangan keju. 0ebanyakan makanan mengandung lemak dengan komposisi yang ber#ariasi tergantung dari jenis makanannnya. =emak yang mengandung gliserol dan asam-asam lemak, dan minyak nabati umumnya mengandung asam lemak berantai panjang seperti asam sitrat dan sebagainya. *sam lemak berantai panjang lebih sukar dipecah dibanding asam lemak berantai pendek yang banyak ditemukan di dalam lemak hewani. Sebagai contoh mentega sangat mudah menjadi tengik karena terbentuknya asam butirat yang merupakan asam lemak berantai pendek. Pada umumnya lemak tidak mudah dipecah oleh mikroorganisme dibandingkan dengan karbohidrat dan protein. Pemecahan lemak di samping merugikan karena dapat menimbulkan bau tengik pada makanan, juga merupakan salah satu proses yang diinginkan dala pematangan keju.
22
Ka!%ohid!a$ 0arbohidrat merupakan komponen makanan yang tersusun dari atom-atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Fula yang terdapat secara alamiah di dalam bahan pangan umumnya tidak cukup pekat untuk mempengaruhi aktifitas mikroorganisme, Fula kadang kadang ditambahkan ke dalam produk makanan yang untuk merangsang pertumbuhan mikroba yang diharapkan tumbuh dan berperan dalam proses fermentasi, misalnya penambahan sukrosa atau laktosa ke dalam potongan sayur dan kubis dalam pembuatan pikel dapat membantu pembentukan asam asam lemak laktat dan asam asetat selama fermentasi. 0edua asam ini dapat mempengaruhi pembentukan cita rasa produk akhir. Penambahan gula sebanyak "> + satu persen sampai "5> + sepuluh persen ke dalam makanan pada kondisi tertentu akan merangsang pertumbuhan mikroorganisme. 0onsentrasi gula sebanyak 15> + lima puluh persen untuk menghambat pertumbuhannya. &eberapa bakteri, kapang dan kamir mungkin tahan terhadap konsentrasi gula yang lebih tinggi, dan organisme semacam ini disebut organisme osmofilik. rganisme semacam ini biasanya dapat memecah gula menjadi senyawasenyawa yang lebih sederhana atau sebagai sumber energi, sehingga disebut organisme sakarolitik. Mikroorganisme yang kaya akan karbohidrat mudah diserang oleh mikroorganisme tertentu karena karbohidrat lebih mudah dipecah dan digunakan mikroorganisme ketimbang protein dan lemak. Produk utama pemecahan karbohiodrat adalah asam dan gas, meskipun produk 3 produk intermediate lainnya mungkin terbentuk dalam jumlah tertentu. !ontohnya Staphylococcus aureus akan memecah glukosa, laktosa dan sukrosa menjadi asam. Enterobacter aerogenes memecah gula 3 gula tersebut menjadi asam dan gas, sedangkan Alkaligenes faecalis tidak membentuk asam ataupun gas. &eberapa bakteri tertentu dapat menggunakan pati sebagai sumber energi, dan membentuk komponen yang menyerupai "um. 0eadaan ini merupakan salah satu cara untuk melindungi sel, terhadap terbentuknya asam yang berlebihan, salah satu contoh misalnya pada kerusakan roti yang disebut roti berlendir. Sebagian pati di dalam roti tersebut akan dihidrolisa oleh bekteri yaitu Bacillus mesentricus menjadi gum, yang membentuk struktur kapsul pada bakteri tersebut. Dalam hal ini gula tidak dihidrolisa menjadi asam sehingga tidak dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk roti. Protein maupun pati pada roti akan dipecah oleh mikroorganisme menghasilkan bau dan penampakan yang berbeda dari roti yang masih baik mutunya. *sam laktat merupakan asam utama yang terbentuk dalam berbagai produk fermentasi makanan, misalnya dalam fermentasi susu dan sayur asinan. ?umlah asam yang terbentuk mungkin sedemikian tingginya, sehingga menghambat mikroorganisme yang memproduksinya. 0onsentrasi asam yang tinggi pada produk-produk fermentasi tersebut bahkan mungkin dapat menghambat pertumbuhan bakteri yang tahan asam. Produksi asam selama fermentasi dipengaruhi oleh jenis mikroorganismne yang berperan, jenis makananan dan kandungan gulanya. Pembentukan asam sampai mencapai p) .5 3 /. pada umumnya dapat menhambat pertumbuhan bakteri. Produk-produk hasil pemecahan gula oleh mikroorganisme ber#ariasi tergentung dari jenis mikroorganismenya. Disakarida, trisakarida dan polimer-polimer yang tinggi mula-mula dipecah menjadi monosakarida oleh enzim-enzim yang terdapat di dalam sel mikroorganisme sebagai berikutG
24
maltase Maltosa
HHHHHHHHHHHHHHH % glukosa
=aktosa
$%galaktosidase HHHHHHHHHHHHHHHH galaktosa I glukosa
Sukrosa
invertase HHHHHHHHHHHHHHHHH glukosa I fruktosa
Pati yang merupakan salah satu karbohidrat kompleks, juga dapat dipecah oleh mikroorganisme tertentu. *kan tetapi pembentukan asam dari pati lebih lambat, sehingga pati harus dipecah dulu menjadi gula yaitu glukosa, oleh enzim amylase yang hanya diproduksi oleh beberapa mikroorganisme tertentu. ?umlah gula dan asam yang terbentuk dari pati $e!"an$un" da!i a$i&i$as en6im am#lase. P!o$ein Protein tersusun dari asam-asam amino, dan rata-rata mengandung 15 persen karbon, %1 persen oksigen, "2 persen 7itrogen dan 4 persen )idrogen. Protein dapat dibedakan atas beberapa kelompok yaituG". Protein sederhana seperti albumin, globulin, glutelin, prolamin dan albuminoid, %. Protein terkonjugasi, misalnya kromoprotein, glikoprotein, fosfoprotein dan nukleoprotein, . Protein turunan, misalnya protein terkoagulasi, metaprotein, proteosa, pepton, dan peptida. Makanan-makanan yang kaya akan protein, diantaranya telur, daging , susu, ikan kacang-kacangan dan serealia mempunyai kandungan protein berkisar "5 sampai 1 persen. &erbagai jenis serealia mempunyai kandungan protein yang ber#ariasi antara 1 sampai "1 persen. &uah-buahan dan sayuran segar rendah dalam kandungan proteinnya, dan ber#ariasi antara satu sampai lima persen. Dekomposisi protein oleh mikroorganisme lebih kompleks daripada pemecahan karbohidrat, dan produk akhir yang terbentuk juga lebih ber#ariasi. )al ini disebabkan struktur protein yang lebih kompleks, seperti terlihat pada struktur salah satu protein yaitu gelatin dengan rumus !/8)/% 7"51. Mikroorganisme melalui suatu sistem enzimatik yang kompleks, memecah protein menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan pola sebagai berikut (
Protein -- proteosa-- pepton--polipeptida -- peptida -- asam amino--- 7) dan elemen 7. Senyawa-senyawa intermediet dan dan produk akhir hasil pemecahan asam amino sangat ber#ariasi. Selain itu juga di bebaskan alkohol dan berbagai gas seperti karbon dioksida, metana, hidrogen dan amonia. *monia dilepaskan dalam jumlah tinggi pada pemecahan protein lebih lanjut. Pemecahan protein juga melepaskan senyawa-senyawa 26
berbau busuk seperti merkaptan' hid!o"en sul&ida' indol' sa$ol' pu$!esi dan ada,e!in.
P!o$ein susu Protein susu diambil sebagai salah satu contoh reaksi yang terjadi jika protein hewan tanaman dipecah oleh mikroorganisme pada kondisi tertentu. Protein utama susu adalah asein' dan susu men"andun" &!asi)&!asi p!o$ein se%a"ai %e!iu$' asein 4 pe!sen' la$al%umin 9.: pesen' dan la$o"lo%ulin 9.9: pe!sen. P!o$ein dalam susu mempun#ai omposisi imia #an" san"a$ omples den"an !umus; <=3H3:>N* pe!sen. @riptofan yang merupakan asam amino esensial untuk tubuh manusia, juga dibutuhkan oleh bakteri tertentu. Escherichia coli dan %e%e!apa %a$e!i lainn#a dapa$ meme7ah $!ip$opan menjadi men"hasilan indol. Den"an adan#a ai!' en6im $!ip$o&anase aan meme7ah $!ip$o&an menjadi indol' asam pi!u,a$ dan amonia. Reasi ini dise%u$ ju"a den"an uji indol' dapa$ di"unaan un$u men"inden$i&iasi %e%e!apa spesies %a$e!i $e!$en$u $e!u$ama #an" $e!"olon" oli&o!m. Dalam uji tersebut bakteri ditumbuhkan di dalam tryptofan broth selama beberapa hari, kemudian ditetesi dengan asam nitrit 5." persen. ?ika terbentuk indol di dalam medium maka warna medium akan berubah menjadi merah karena ternbentuknya senyawa nitrosa indol. @ryptofan juga berperan dalam menimbulkan bau yang menyengat pada makanan-makanan busuk, terutama karena terbentuknya indol dan metil indol sebagai pemecahan triptofan oleh mikroorganisme yang memproduksi enzim triptofanase. P$omain Ptomain adalah senyawa hasil pemecahan protein tertentu oleh mikroorganisme. Sebagai contoh misalnya dekarboksilasi lysin oleh mikroorganisme membentuk ptomain.
&akteri memecah protein dengan menghasilkan energi dalam jumlah kecil, tetapi 7itrogen dari hasil pemecahan tersebut digunakan untuk membangun protoplasma di dalam sel, sedangkan energi yang dibutuhkan untuk sintesis tersebut terutama diperoleh dari hasil pemecahan karbohidrat. Pemecahan protein oleh karbohidrat sering disebut dengan putrefaksi, dimana terjadi dekomposisi asam amino, enzim-enzim intraseluler akan memecah protein di dalam sel menghasilkan senyawa-senyawa yang lebih sederhana yang menimbulkan bau busuk. Sebagai contoh bakteri pembentuk spora yang bersifat anaerobik yaitu Clostridium akan memecah protein secara anaerobik menghasilkan senyawa-senyawa sulfur yang berbau busuk seperti merkaptan dan hidrogen sulfida, disamping itu juga terbentuk indol, hidrogen, amonia, fenol, dan karbondioksida. Protein yang mengandung sulfur misalnya sistin, dan metionin dapat dipecah oleh mikroorganisme aerobik tanpa 28
menghasilkan bau busuk karena produk-produk akhir yang terbentuk telah dioksidasi dan distabilisasi secara sempurna. Dalam hal pemecahan secara anaerobik, produk akhir yang terbentuk dalam keadaan tidak stabil sehingga menimbulkan bau busuk yang menyengat. @etapi meskipun menimbulkan bau busuk tetapi pada beberapa pengolahan pemecahan protein oleh mikroorganisme merupakan tahap yang penting dan diinginkan, misalnya pengolahan keju dan pengembangan daging. Dalam proses tersebut protein akan mengalami denaturasi dan hidrolisis yang merupakan tahap penting dala pengumpulan protein susu atau pengempukan protein daging. Lema =emak merupakan bagian penting dari bahan pangan yang banyak ditemukan dalam daging hewan dan tanaman. =emak merupakan ester gliserol dan asam lemak. Sifat-sifat lemak ditentukan oleh komponen asam lemak yang menyusunnnya. *sam-asam lemak berantai pendek yang terdapat di dalam lemak susu yaitu asam butirat, mempunyai bau yang menyengat setelah dihidrolisis. Minyak-minyak nabati yang mengandung asam lemak berantai panjang misalnya asam oleat dan palmitat, tidak mempunyai bau yang menyengat setelah hidrolisis. *sam lemak berantai pendek dan tidak jenuh mempunyai titik cair yang lebih rendah dibandingkan dengan asam lemak jenuh berantai panjang. &ahan pangan yang mengandung lemak dalam jumlah ber#ariasi sebagai contoh minyak nabati dan lard mengandung hampir "55 persen lemak, sedangkan sayuran dan dan buah-buahan segar hanya mengandung kurang " persen lemak, kecuali beberapa buah-buahan yang mengandung lemak yang tinggi misalnya apokat dengan kadar lemak sekitar "8 persen. &iji-bijian pada umumnya mengandung lemak dala jumlah tinggi, misalnya kacang-kacangan, kelapa dan sebagainya. 0andungan lemak di dalam daging ber#ariasi tergantung dari jenis hewannya dan bagiannya di dalam tubuh. 'osfolipid dan sterol merupakan bagian dari lemak, dimana sebagain dari asam lemak diganti dengan asam pospat dan 7itrogen. Salah satu contoh dari pospolipid adalah lesitin yang ditemukan dalam kuning telur, lemak susu, kedelai dan hampir semua sayursayuran. 0omponen nitrogen dalam lesitin adalah kolin yang merupakan bagian dari #itamin & kompleks dan mempunyai peranan dalam metabolisme lemak . =esitin dari kuning telur dan kedelai sering digunakan sebagai emulsifier dalam pembuatan mayonaise, cokelat dan oleomargarine. Salah satu contoh komponen sterol adalah cholestrerol yang terdapat dalam susu. Hid!olisis lema =emak lebih sukar dipecah oleh mikroorganisme dibandingkan dengan protein dan karbohidrat, meskipun beberapa mikroorganisme ada yang memproduksi emzim lipase yang dapat menghidrolisa lemak menjadi gliserol dan asam-asam lemak bebas. Flierol kemudian dipecah oleh mikroorganisme seperti halnya pemecahan karbohidrat. 0apang pada umumnya memproduksi lipase dalam jumlah tinggi dan menyerang makanan- makanan dengan kandungan lemak tinggi sehingga menimbulkan bau tengik. Sifat kapang semacam ini sering digunakan dalam pemeraman beberapa jenis keju.
45
Osidasi Lema Perubahan yang terjadi pada makanan yang berlemak seperti mentega , ikan , daging, mungkin juga disebabkan oleh reaksi oksidasi akibat akti#itas mikroorganisme yang mempunyai enzim-enzim oksidase. ksidasi asam asam lemak tidak jenuh oleh enzim-enzim tersebut akan menghasilkan seyawa-senyawa dengan berat molekul lebih kecil seperti asam, aldehida, keton, peroksidase. Suatu mikroorganisme seperti bakteri mungkin mempunyai enzim-enzim yang dapat menghidrolisa lemak maupun mengoksidasi lemak. &akteri yang mempunyai enzim oksidase kuat pada umumnya adalah bakteri gram negatif, sedangkan bakteri gram positip biasanya mempunyai aktifitas oksidase yang sangant lemah. &eberapa bakteri yang mempunyai sifat oksidase kuat antara lain adalah, Pseudomonas, Achromobacter dan Alcaligenes, sedangkan yang bersifat oksidase lemah misalnya, Enterobacter Escherichia dan Proteus. Pseudomonas dan Achromobacter dapat tumbuh pada suhu pendinginan yang menimbulkan ketengikan pada produk-produk yang disimpan pada suhu rendah seperti mentega, loard, daging dan makanan berlemak lainnya. &akteri yang bersifat oksidase positip banyak ditemukan di dalam susu dan produk-produk susu, molase dan silase jagung. PERANAN EN?IM DALAM DEKOMPOSISI MAKANAN nzim dalam sel hidup dapat dibedakan atas dua macam berdasarkan tempat akti#itasnya, yaitu enzim ekstraseluler dan enzim intraseluler. nzim intraseluler bekerja di dalam sel dan memegang peranan penting dalam memecahkan makanan yang diabsorbsi ke dalam sel untuk metabolisme . nzim ini biasanya melakukan reaksi oksidasi-reduksi dan membebaskan energi dalam jumlah tinggi yang langsung dapat digunakan oleh sel. nzim ekstraseluler diproduksi oleh sel, dan dikeluarkan oleh dinding sel ke medium sekelilingnya dan bekerja di luar sel, yaitu memecah komponen% di dalam medium seperti protrein, pati dan lemak. )asil-hasil pemecahan komponen-komponen tersebut kemudian dapat diabsorsi melalui dinding sel dan membran semipermiabel ke dalam sel dan digunakan oleh sel.
@abel. &eberapa contoh enzim hidrolitik ekstraselluler pada mikroorganisme nzim Es$e!ase =ipase Pektinase
Substrat
Produk
Fliserida + lemak Pektin
Fleserol dan asam lemak MetanolIasam poligalakturonat, 0holin I )P/ I =emak
Ka!%ohid!ase n#ertase Maltase Selobiase J Falaktosidase K *milase J *milase *miloglukosidase
Sukrose Maltosa Selobiosa =aktosa Pati Pati Pati
Flukosa I fruktosa Flukosa Flukosa Falaktosa I glukosa Dekstrin I maltosa Maltosa Flukosa 4"
0arena sifat pemecahannya terhadap komponen makanan sangat spesifik, maka enzim banyak digunakan dalam industri pangan untuk berbagai tujuan. @abel. nzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme, sumber dan aplikasinya *milase Aspergillus niger ndustri roti, bir, Aspergillus ory&ae makanan% lainnya Bacillus subtilis 'hi&opus sp (ucor rou)ii
sirup,
dan
Sellulase
Aspergillus niger *richoderma viride
ndustri konsentrat roti
Dekstransukrase
Leuconostoc mesentroides
&erbagai kegunaan dekstran dalam industry pangan
Flukosa oksidae
Aspergillus niger
Penghilangan glukosa dari telur dalam industry telur bubuk
n#ertase
Saccharomyces cerevisiae
Madu tiruan, mencegah pengkristalan pada permen
=aktase
Streptococcus fragilis
)idrolisis laktosa dalam industry susu
=ipase
Aspergillus niger (ucor sp 'hi&opus sp
Pembentukan cita rasa pada keju
Pektinase
Aspergillus niger Penicillium sp 'hi&opus sp
Penjernihan pada anggur dan sari buah
Protase+proteinase
Aspergillus ory&ae
Mencegah pengendapan pada industry bir
Bacillus subtilis (ucor sp 'hi&opus sp
ndustri roti, pengempukan daging
(ucor miehei (ucor pusilus
Penggumpalan industry keju
$ennin mikrobial
4%
susu
protein
dalam
PERANAN KUL+UR MIKROORGANISME DALAM PENGOLAHAN PANGAN Penggunaan kultur mikroorganisme dalam pengolahan pangan misalnya dalam pembuatan makananan fermentasi, terutama ditujukanan untuk mengubah bahan pangan asalnya menjadi produk baru yang mempunyai karakteristik yang berbeda dari bahan asalnya. Selain tujuan utama tersebut, penggunaan kultur mikroorganisme ternyata mempunyai keuntungan lain diantaranya( /. Penggunaan kultur mikroorganisme dapat mengawetkan dan meningkatkan keamanan makanan karena beberapa diantaranya dapat memecah substrat menjadi asam dan menurunkan p) makananan sehingga mikroorganisme pembusuk dan patogen tidak dapat tumbuh . Selain itu beberapa mikroorganisme yang digunakan sebagai kultur dalam pengolahan makanan dapat membentuk senyawa antimikroba lainnya. 1. Penggunaan kultur mikrorganisme dapat meningkatkan nilai gizi makanan karena mikroorganisme dapat memecah komponen makanan menjadi senyawa lain yang lebih sederhana sehingga lebih mudah dicerna atau diabsorsi oleh tubuh. 2. 0ultur mikroorganisme yang digunakan dalam pengolahan pangan dapat memecah substrat menjadi senyawa senyawa yang berpengaruh pada cita rasa produk.
P!odu susu 0ultur mikroorganisme yang digunakan dalam pengolahan produk-produk susu terutama terdiri dari bakteri asam laktat yang dapat meproduksi asam laktat menjadi bagian utama dari produk akhir. Selain itu bakteri asam laktat juga dapat memproduksi asam asetat dalam jumlah kecil, tetapi meskipun jumlahnya kecil , asam asetat bersifat toksik terhadap mikroorganisme. Penurunanan p) karena pembentukan asam asetat tersebut menyebabkan terhambatnya pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan, terutama tipe putrefaktif + Pseudomonas# dan patogen +Salmonella dan Stapilokoko# . 0eberhasilan kultur bakteri asam laktat dalam pengolahan pangan dipengaruhi oleh kecepatan pembentukan asam untuk menjamin bahwa mikroorganisme yang tidak diinginkan tidak sempat tumbuh. Selain pemecahan karbohidrat perubahan lain yang terjadi sebagai akibat bakteri asam laktat adalah perubahan protein. 0ultur laktat akan menghidrolisa protein untuk memperoleh nitrogen yang dibutuhkan untuk pertumbuhannya di dalam susu. Pemecahan protein terutama kasein menyebabkan pembentukan kurd yang diinginkan dan mengakibatkan protein menjadi lebih mudah dicerna. )asil pemecahan proteinbersamasama dengan hasil pemecahan laktosa dan lipid menyebabkan pembentukan cita rasa spesifik pada produk. Sen#aa an$imi!o%a pada Kul$u! La$a$ &erbagai kultur bakteri asam laktat dapat memproduksi hidrogen peroksida +)%% sebagai salah satu metabolit. Aalaupun )idrogen peroksida konsentrasinya dalam susu sangat rendah, tetapi keberadaannya dalam susu dapat membantu menghambat
4
pertumbuhan bakteri yang tidak diinginkan. )idrogen peroksida yang diproduksi dapat menghambat pertumbuhan beberapa bakteri gram negatif + Pseudomionas Salmonella # dan gram positip + Staphylococcus#. Sterptokoki laktat tertentu dapat memproduksi nisin dan diplokokin. Produksi nisin oleh beberapa kultur laktat tertentu telah digunakan untuk mengawetkan keju swiss terhadap kebusukan oleh clostridia. Lactobacillus plantarum memproduksi laktolin sedangkan laktobasilin kemudian diindentifikasi sebagai )idrogen peroksida. Lactobacillus brevis memproduksi laktobre#in, Lactobacillus bulgaricus memproduksi senyawa penghambat yang disebut dengan bulgarikan, sedangkan Lactobacillus asidofilus membentuk senyawa penghambat yaitu asidofilin. &erbagai senyawa antimikroba yang diproduksi bakteri asam laktat tersebut dapat meningkatkan keamanan dan mengawetkan produk susu. Ke$idamampuan Men7e!na La$osa -La$osa In$ole!an/ Penderita lactose intolerance adalah orang yang tidak dapat mengkonsumsi susu karena tidak mempunyai enzim pemecah laktosa di dala sisitem pencenaannya. *kan tetapi pengamatan menunjukkan bahwa penderita lactase intoleran dapat mengkonsumsi susu yang difermentasi tanpa mengalami rasa sakit. )al ini disebabkan kultur laktat yang digunakan dalam fermentasi susu yang mempunyai sistem enzim pemecah laktosa, menjadi gula sederhana yaitu glukosa dan galaktosa. 0ultur tersebut mempunyai enzim pemecah laktosa yaitu beta-galaktosidase, untuk memperoleh energi untuk pertumbuhan di dalam susu. Pen7e"ahan pem%en$uan Ni$!osamin &eberapa tahun yang lalu ramai dibicarakan mengenai nitrat dan nitrit dalam makanan dan pembentukan nitrosamin pada berbagai bahan pangan dan pembentukan nitrosamin oleh mikroorganisme usus. *kan tetapi Foodhead et al +"842 melaporkan bahwa nitrat yang ditambahkan dalam susu untuk diolah menjadi produk yang disebut keju Fouda dan dam tidak menghasilkan nitrosamin pada produk akhir. &eberapa mikroorganisme saluran usus misalnya laktobasilli dapat melakukan degradasi nitosamin. Produksi dan ekskresi amin lebih rendah terjadi pada hewan yang diberi makan diet susu yang mengandung Lactobacillus acidophilus, sedangkan hewan yang diberi diet susu tanpa bakteri tersebut melakukan ekskresi amin dalam jumlah yang lebih tinggi dan hewan tersebut mengalami diare terus menerus. Penu!unan ada! oles$e!ol =aktobasilli saluran usus dilaporkan berperan dalam metabolisme garam bile. *sam bile yang tidak terkonjugasi lebih bersifat menghambat terhadap mikroorganisme dibandingkan dengan asam bile yang terkonyugasi. Diduga bahwa dekonyugasi asam bile oleh laktobasilli saluran usus dapat mengontrol flora mikroorganisme di dalam usus. Menurut penelitian Mann dan Spoery +"84/ bahwa kolesterol dalam serum akan menurun selama konsumsi susu fermentasi dalam jumlah tinggi meskipun konsumsi kalori cukup besar sehingga menyebabkan pertambahan berat badan. Di suga youghurt mengandung suatu faktor yang dapat menghambat sintesis kholesterol dari asetat mengakibatkan kholesteremia menurun meskipun mengkonsumsi sejumlah besar kholesterol. Pemberian diet formula susu diberi suplemen L! acidophilus kepada bayi
4/
akan lebih banyak menurunkan kandungan khlolesterol darah dibandingkan dengan pemberian formula susu tanpa bakteri tersebut. Men"u!an"i !esio ane! Foldin dan Forbach +"865, meneliti kemungkinan hubungan antara laktobasilli dengan kanker kolon +usus, dan melaporkan bahwa pemberian L! acidophilus kepada tikus secara nyata menurunkan akti#itas enzim-enzim bakteri fekal yaitu glukuronidase, nitroreduktase dan azoreduktase jika hewan tersebut diberi makan diet daging. Masyarakat di negara-negara barat yang banyak mengkonsumsi daging mengandung enzim-enzim tersebut dalam jumlah tinggi dibandingkan dengan masyarakat pemakan sayur, dan enzim ini di duga berperan dalam mengubah prokarsinogen menjadi karsinogen proksimal. Pengaruh L! acidophilus terhadap enzim-enzim tersebut juga terjadi pada manusia. PRODUK DAGING Daging dan produk olahan daging lainnya merupakan medium yang sangat baik untuk pertumbuhan mikroorganisme. Pemotongan dan pemisahan tenunan-tenunan daging akan menghilangkan mekanisme ketahanan tenunan terhadap serangan mikroorganisme. Penanganan dan pengolahan selanjutnya dapat menambah kontaminasi oleh mikroorganisme pembusuk dan patogen. leh karena itu daya daya simpan produk produk daging sangat dipengaruhi oleh cara penenganan dan pengawetan yang dilakukan. Dari sejak dulu orang sudah melakukan pengawetan daging dengan cara tradisional, yaitu dengan menambahkan garam dan gula ke dalam daging , dan mendiamkannya selama beberapa waktu tertentu sampai garam dan gula tersebut meresap ke dalam tenunan daging. Setelah itu daging diolah lebih lanjut dengan cara mengeringkan, mengasap, atau cara pengolahan lainnya. Pada saat ini telah dikembangkan berbagai produk olahan daging yang masing-masing mungkin berbeda dalam konsentrasi garam, gula, bumbu-bumbu, formulasinya dan cara pengolahannya. 0an tetapi stabilitas produk-produk tersebut maupun konsistensinya sebenarnya sangat dipengaruhi oleh akti#itas bakteri asam laktat yang menubah gula manjadi asam laktat. &akteri asam laktat merupakan mikroflora normal dalam daging. Selain itu bakteri asam laktat mungkin juga masuk keL dalam daging selama proses pengolahan. Penambahan garam gula dan nitrit, dan asap serta penyimpanan dan pemeraman produk pada suhu rendah dengan potensi oksidasi reduksi yang menurun + misalnya dalam wadah pembungkus merangsang pertumbuhan bakteri ini mengalahkan pertumbuhan mikroorganisme lainnya yang tidak diinginkan. Selain pertumbuhan, bakteri asam laktat juga memecah gula terutama menjadi asam laktat, sehingga menurunkan p) daging. *kibatnya bakteri patogen dan pembuasuk terhambat pertumbuhannya. Kul$u! s$a!$e! un$u P!odu Da"in" 0ultur starter untuk produk-produk daging yang pertama kali diproduksi secara komersial adalah Pediococcus cerevisiae. 0arena bakteri ini tahan terhadap proses liofilisasi yang dilakukan yang dilakukan untuk mengawetkan kultur. Penggunaan laktobasilli sebagai kultur starter untuk produk-produk daging pernah di coba sebelumnya, tetapi mengalami kesulitan dalam produk secara komersial karena bakteri ini tidak tahan terhadap proses liofilisasi.
41
Pada saat ini telah banyak digunakan kultur starter untuk produk-produk daging seperti Pediococcus (icrococcus dan Lactobacillus. Penggunaan laktobocilli sebagai starter adalah dalam bentuk konsentrat beku atau dengan mengeringkan beku dengan menggunakan teknik liofilisasi modern yang tidak banyak merusak sel laktobasilli. Mikrokoki di tambahkan ke dalam daging karena sifatnya yang dapat mereduksi nitrat dan mempunyai aktifitas katalase, tetapi beberapa galur bakteri ini ternyata sekarang telah diindentifikasi sebagai stapilokoki koagulase negatif . Di ropa telah digunakan kultur starter untuk daging yang terdiri dari campuran kapang, khamir untuk membentuk cita rasa yang unik dan memperpanjang masa simpan produk. Pada saat ini sebagai kultur starter unutuk berbagai produk olahan daging telah dijual dalam bentik konsentrat beku atau kering beku. 0ultur mikroorganisme ditambahkan ke dalam produk-produk daging dengan tujuan yaitu ( /. Mendapatkan produk dengan mutu , konsistensi dan masa simpan yang diharapkan 1. Meningkatkan keamanan produk 2. Mempersingkat waktu fermentasi
42
MEKANISME KE+AHANAN MIKROORGANISME +ERHADAP PROSES PENGOLAHAN
&erbagai proses pengolahan terhadap bahan pangan telah dilakukan dengan tujuan misalnya memperpanjang masa simpan atau mengawetkan, membuat produk lain baik yang setengah jadi maupun yang siap untuk dikonsumsi, meningkatkan daya cerna dan penerimaan dan tujuan lainnya. Proses pengawetan yang dilakukan terhadap bahan pangan mempunyai tujuan n untuk mencegah kerusakan fisik , kimia atau kerusakan biologis termasuk kerusakam mikrobiologis. &erbagai pengawetan antimikrobial terhadap bahan pangan pada dasarnya dapat dibedakan atas tiga kelompok berdasarkan mekanisme kerjanya yaitu ( /. Proses pengawetan yang bersifat membunuh mikroorganisme 1. Proses pengawetan yang bersifat menghambat atau memperlambat pertumbuhan mikroorganisme tanpa membunuhnya secara langsung, meskipun sel yang terhambat pertumbuhannya tersebut pada proses pengawetan yang lama mungkin akan menjadi mati. 2. Proses pengawetan yang mencegah masuknya mikroorganisme ke dalam bahan pangan.
P!oses pen"ae$an %e!dasa!an meanisme dan &a$o! pen"ae$ann#a
Mekanisme pengawetan Membunuh mikroorganisme
Menghambat:memperlambat pertumbuhan mikroorganisme
'aktor pengawetan Panas
!ara pengawetan Pasteurisasi Sterilisasi $adiasi $adurizasi $adapetizasi Pendinginan Pendinginan Pembekuan Penurunan *w Pengeringan Pengurangan % Penambahan garam, gula, Peningkatan !% gliserol, bahan terlarut Penurunan p) lainnya atau kobinasi Pengepakan #akum *lkohol Pengepakan 7itrogen Pengepakan !% &ahan pengawet Penambahan asam 'ermentasi laktat:asetat 'ermentasi alkohol 'ortifikasi *norganik +sulfit, nitrit rganik + sorbat, benzoat, 0ontrol mikro paraben, dll struktur *ntibiotik + nisin , dll Dekontaminasi Pengasapan
44
Pencegahan mikroorganisme
masuknya Penanganan bersih:aseptik Pengepakan
mulsi +w:o &ahan pengepak +)%%, radiasi, panas, dll Pembersihan:pencucian Pengolahan aseptik Pengepakan aseptik Penggunaan botol, kaleng, karton, plastik, dll.
'aktor pengawetan yang paling banyak digunakan dengan tujuan membunuh mikroorganisme adalah pemanasan, sedangkan radiasi masih terhitung lambat perkembangannya selain memerlukan peralatan khusus sehingga biaya relatif mahal, juga karena faktor keamanannya terhadap konsumen di duga masih belum terjamin dengan baik.Sebaliknya proses pengawetan yang diterapkan dengan tujuan menghambat atau memperlambat pertumbuhan mikroorganisme sangat ber#ariasi, termasuk proses yang melalui mekanisme fisik seperti pendinginan, pembekuan, pengurangan akti#itas air melalui pengeringan atau penambahan bahan terlarut. Pengepakan pada oksigen rendah atau penggunaan gasi lain. Proses kimia seperti penambahan asam, alkohol, antibiotik, bahan pengawt lainnya , atau melalui proses fermentasi. Pencegahan masuknya mikroorganisme ke dalam bahan pangan yang paling umum di lakukan adalah dengan cara pengepakan, yang biasanya dikombinasi dengan cara pengawetan lainnya. Ke$ahanan mi!oo!"anisme $e!hadap panas
Penggunaan suhu tinggi dalam pengawetan makanan dipengaruhi oleh tujuan pengawetan, yaitu pengaruhnya terhadap mikroorganisme yang ada dalam pangan, dan mutu makanan yang diawetkan. Dua cara pengawetan dengan pemanasan yang umu dilakukan yaitu pasteurisasi dan sterilisasi. Pasteurisasi dengan panas bertujuan membunuh semua organisme patogen, misalnya pasteurisasi susu, atau mengurangi jumlah mikroorganisme penyebab kebusukan makanan, misalnya pada pasteurisasi sari buah dan minuman lainnya. Pasteurisasi dilakukan dengan memanaskan susu pada suhu 2%,65! selama 5 menit yang dikenal dengan metode =@=@ +lo+ temperature long time#, atau pada suhu 4",45! selama "1 detik yang disebut metode )@S@ + high temperature short time. Pemanasan tersebut cukup untuk membunuh bakteri patogen yang paling tahan panas dan tidak membentuk spora, yaitu (ycobacterium tuberculosis dan Co)iella burneti. Suhu pasteurisasi susu juga cukup untuk membunuh semua khamir, kapang, bakteri gram negatif, dan kebanyakan sel #egetatif bakteri gram positip. 0elompok bakteri yang tahan terhadap suhu pasteurisasi dapat dibagi atas % kelompok yaitu bakteri termodurik dan termofilik. &akteri termodurik adalah bakteri yang tahan terhadap pemanasan pada suhu relatif tinggi , misalnya pasteurusasi, tetapi tidak harus tumbuh pada suhu yang tinggi. &akteri yang tergolong termodurik dan tahan suhu pasteurisasi susu misalnya adalah bakteri yang tidak hanya tahan terhadap 46
pemanasan pada suhu suhu relatif tinggi, tetapi juga membutuhkan suhu tinggi untuk pertumbuhannya. &akteri yang tergolong termofilik misalnya beberapa spesies dari Bacillus dan Clostridium. Proses sterilisasi adalah salah satu pengawetan dengan suhu tinggi untuk membunuh semua mikroorganisme yang ada. Dalam pengawetan dikenal dengan istilah sterilisasi komersial yaitu sterilisasi untuk membunuh semua mikroorganisme pembusuk yang dapat tumbuh pada kondisi penyimpanan yang normal. Sebagai contoh makanan kaleng bukan merupakan makanan yang steril absolute tetapi makanan yang steril absolute , dimana di dalamnya mungkin masih mengandung sejumlah mikroorganisme tetapi tidak dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan karena kondisi p), h atau suhu penyimpanan yang tidak memungkinkan. @etapi jika selama penyimpanan kemudian p) makanan berubah dan , suhu penyimpanan juga berubah mikroorganisme yang ada di dalamnya juga mungkin dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan makanan kaleng. Suhu dan waktu sterilisasi yang diterapkan pada bahan pangan dipengaruhi oleh sifatsifat bahan pangan terutama p) nya, Semakin rendah p) makanan atau semakin tinggi keasamannya, diperlukan suhu dan waktu sterilisasi yang semakin rendah. Seperti halnya proses pasteurisasi proses sterilisasi dapat dilakukan menggunakan suhu relatif rendah dengan waktu relatif lama, misalnya "%"5! selama "1 menit atau lebih tergantung dari jenis makanannya, atau menggunakanan suhu tinggi dengan relatif singkat, misalnya pada suhu "1 3 "155! dalam waktu % 3 2 detik misalnya pada sterilisasi susu menggunakanan sistem ;)@ + ;ltra )igh @emperature . Ke$ahanan panas dian$a!a spesies mi!oo!"anisme Pada umumnya ketahanan panas diantara spesies mikroorganisme dipengaruhi oleh suhu optimum untuk pertumbuhannya. Mikroorganisme yang bersifat psikrofilik merupakan organisme yang paling sensitif terhadap pemanasan, diikuti oleh mikroorganisme mesofilik dan paling tahan panas adalah mikroorganisme termofilik. &akteri pembentuk spora pada umumnya lebih tahan panas dibandingkan dengan yang tidak membentuk spora, dan bakteri pembentuk spora yang termofilik lebih tahan panas dibandingkan dengan yang mesofilik. ?ika dilihat dari pewarnaan gramnya, bakteri gram positip umumnya lebih tahan panas dibandingkan dengan gram negatif, dan bakteri bentuk bulat +kokus lebih tahan panas dibandingkan dengan bakteri bentuk batang yang tidak membentuk spora. 0apang dan kamir termasuk mikroorganisme yang sensitif terhadap panas dimana askospora kamir sedikit lebih tahan dibandingkan dengan sel #egetatif kamir. Spora aseksual kapang sedikit lebih tahan panas dibandingkan dengan miselium kapang kecuali skerotia, yaitu miselium kapang yang paling tahan panas dan sering menimbulkan masalah dalam pengalengan buah-buahan . 0etahanan panas endospora bakteri sangat penting dalam perhitungan proses termal yang diterapkan pada makanan. &akteri yang sering ditemukan dalam makanan dan memporoduksi endospora terutama Bacillus dan Clostridium . ndospora bakteri biasanya diproduksi pada saat kondisi pertumbuhan untuk sel #egetatif tidak optimum, misalnya pada saat nutrien kurang, keadaan kering dll. Setiap sel hanya memproduksi satu endospora dengan berbagai bentuk dan ukuran tergantung dari spesies mikroorganismenya.
48
(a$o!)&a$o! #an" mempen"a!uhi e$ahanan panas mi!oo!"anisme Selain ketahanan panas yang berbeda diantara spesien mikroorganisme, ketahanan panas juga dipengaruhi oleh berbagai parameter yang terdapat pada mikroorganisme maupun parameter lingkungan. Sebagai contoh bakteri dalam jumlah yang sama jika dipanaskan dalam larutan garam fisiologis dan di dalam nutrien broth tidak akan mengalami dekstruksi panas dengan kecepatan yang sama. 'aktor-faktor mikroorganisme maupun lingkungan yang berpengaruh terhadap ketahanan panas suatu mikrorganismeG
"%. ?umlah sel mikroorganisme, semakin tinggi jumlah sel mikroorganisme semakin tinggi tingkat ketahanannya terhadap panas ". ;mur sel, sel mikroorganisme akan lebih tahan panas pada saat pertumbuhan mencapai fase statis, dimana sel-selnya merupakan sel yang tua dan paling sensitif pada saat mengalami fase logaritmik. "/. Suhu pertumbuhan, biasanya ketahanan panas mikroorganisme biasanya meningkat dengan semakin tingginya suhu inkubasi. "1. *ir. 0etahanan panas suatu sel mikroorganisme meningkat dengan menurunnya kelembaban atau kandungan air "2. =emak. *danya lemak di dalam medium pemanasan pada umumnya akan meningkatkan ketahanan panas mikroorganisme "4. Faram. Pengaruh garam terhadap ketahanan panas sel mikroorganisme sangat ber#ariasi tergantung dari jenis garam, konsentrasi, spesies mikroorganisme, dan faktor-faktor klainnya. "6. 0arbohidrat . Medium pemanasan yang mengandung gula akan meningkatkan ketahanan terhadap panas mikroorganisme yang terdapat di dalamnya. Pengaruh ini disebabkan karena gula bersifat mengikat air yang terdapat di dala medium maupun sel sehingga menurunkan akti#itas airnya, akibatnya sel menjadi lebih tahan terhadap panas seperti mekanisme yang terjadi pada pengeringan. "8. 7ilai p),. Mikroorganisme mempunyai ketahanan panas tertinggi pada p) optimum untuk pertumbuhannya yaitu biasanya sekitar p) 4.5 %5. Protein, protein yang terdapat di dalam medium pemanasan dapat bersifat melindungi mikroorganisme terhadap panas. leh karena itu makanan yang mempunyai protein tinggi memerlukan pemanasan yang lebih tinggi untuk mengawetkan daging dibandingkan dengan makanan yang kandungan proteinnya rendah. %". Senyaw antimikroba, adanya senyawa antimikroba di dalam medium pemanasan dapat menurunkan ketahanan panas mikroorganisme . Sebagai contoh pernambahan antibiotik yang tahan panas , S% atau nitrit di dalam makanan sebelum pemanasan akan mengurangi pemanasan yang dibutuhkan untuk mengawetkan makanan tersebut dibandingkan dengan pemanasan saja tanpa bahan pengawet. %%. Suhu dan waktu pemanasan, pada suhu yang sama, maka waktu pemanasan yang lebih besar pengaruhnya terhadap kematian sel mikroorganisme, tetapi yang lebih besar pengaruhnya sebenarnya adalah adalah suhu pemanasan, dimana semakin tinggi suhu pemanasan lebih besar pengaruhnya terhadap kematian sel
65
mikroorganisme. Pada suhu yang lebih tinggi, waktu pemanasan yang dibutuhkan untuk membunuh sel mikroorganisme semakini singkat. Ke$ahanan Mi!oo!"anisme $e!hadap a$i,i$as ai! #an" !endah Salah satu cara untuk menghambat pertumbuhan sel mikroorganisme adalah dengan denga menurunkan a,kti#ita air, yaitu dengan cara pengeringan, penambahan garam, gula, atau bahan-bahan lainnya, meskipun sebagian besar mikroorganisme akan mati selama proses pengeringan, tetapi proses ini tidak bersifat letal terhadap mikroorganisme , sehingga beberapa jenis mikroorganisme yang tahan keadaan kering dapat hidup dan tumbuh kembali jika keadaan memungkinkan. &akteri memerlukan aw yang tinggi untuk pertumbuhannya, sedangkan khamit memerlukan aw minimal lebih rendah dari bakteri dan kapang memerlukan aw minimal paling rendah. &akteri memerlukan aw lebih dari 5.85 untuk pertumbuhannya, oleh karena itu pada bahan pangan dengan aw sekitar 5.85 jasad renik sering tumbuh terutama adalah kapang dan kamir. 0hamir pada umumnya tidak dapat tumbuh pada aw di bawah 5.66 kecuali beberapa khamir yang osmofilik misalnya Saccaharomyces cerevisiae yang dapat tumbuh pada aw sekitar 5.21, pada aw 5.66 3 5.61 mikroorganisme yang dapat tumbuh terutama adalah kapang. 0ebusukan makanan dapat dicegah dengan pengaturan aw di bawah 5.45 3 5.41. Mekanisme ketahanan mikroorganisme terhadap aw rendah diduga disebabkan oleh sel miroorganisme dapat mengimbangi tekanan osmotik diluar sel dengan cara memproduksi senyawa-senyawa tertentu yang dapat meningkatkan tekanan osmotik di dalam sel. Sebagai contoh Bacillus subti,is akan memproduksi asam amino prolin jika aw pertumbuhannya diturunkan misalnya dengan penambahan 7a!l. 0omponen pengikat air yang dapat menembus sel, misalnya gliserol yang dapat menembus membran sel bakteri tidak terlalu berpengaruh terhadap sintesis komponenkomponen pengatur tekanan osmotik di dalam sel. leh karena itu bakteri dapat mengatur aliran air ke atau dari sel jika ditempatkan di dalam larutan gliserol. Meskipun sel mikroorganisme dapat mengimbangi perubahan aw disekelilingnya, tetapi kemampuan sel terbatas sehingga pada aw yang sangat rendah atau tekanan osmotik yang sangat tinggi pertumbuhan sel akan terhenti. Salah satu hal yang perlu dipertimbangkan dalam pengawetan makanan dengan aw rwndah adalah karena sel mikroorganisme yang kehilangan air atau mengalami pengeringan tersebut menjadi lebih tahan terhadap panas. Pada makanan yang mempunyai kadar garam yang tinggi, misalnya ikan asin kecap, tauco, sering ditemukan bakteri yang tahan terhadap garam. &akteri semacam ini dapat dibedakan atas dua kelompok yaitu bakteri halodurik dan halofilik. &akteri halofilik adalah bakteri yang tahan terhadap konsentrasi tinggi, dan untuk pertumbuhannnya juga memerlukan garan dengan konsentrasi tertentu sedangkan bakteri halodurik juga tahan terhadap konsentrasi garam tinggi tetapi untuk pertumbuhannnya tidak memerlukan garam konsentrasi tinggi. Pada beberapa makanan yang kadar gulanya tinggi sering ditemukan khamir yang terhadap konsentrasi yang gula tinggi. Seperti halnya bakteri khamir juga dapatb dibedakan atas khamir osmofilik dan asmodurik. 0amir osmofilik adalah kamir yang selain tahan terhadap osmotik yang tinggi juga memerlukan kadar gula yang tinggi untuk pertumbuhannya, sedangkan khamir osmodurik meskipun tahan terhadap tekanan
6"
osmotik tinggi tetapi tidak memerlukan tekanan osmotik tinggi untuk pertumbuhannya. Salah satu contoh khamir yang bersifat osmofilik misalnya Saccharomyces rou)ii yang sering ditemukan pada sirup atau madu, dimana khamir ini masih tahan sampai konsentrasi gula mencapai 25>. Ke$ahanan Mi!oo!"anisme $e!hadap Keasaman +in""i dan sen#aa Lipo&ila$
Proses pengasaman atau penurunan p) makanan dapat dilakukan dengan cara penambahan asam atau melalui cara fermentasi asam. *sam yang umum ditambahkan ke dalam makanan terutama adalah asam cuka + asam asetat sedangkan asam yang terbentuk selama fermentasi misalnya asam laktat pada produk-produk pikel dan susu, serta asam asetat pada produk-produk lainnya. *pakah yang terjadi selama sel tumbuh dalam medium dengan p) yang tidak optimal tersebutB Dalam hal ini sel umumnya akan bereaksi untuk mempertahankan p) konstan di dalam sel. Pada waktu p) diturunkan proton yang terdapat dalam jumlah tinggi di dalam medium akan masuk ke dalam sitoplasma sel. Dan proton ini harus dihilangkan dari dalam sel untuk mencegah terjadinya pengasaman dan denaturasi komponen-komponen sel. ;ntuk menghilangkan proton ke luar sel dimana terjadi gradien konsentrasi dari konsentrasi rendah ke konsntrasi tinggi yang besarnya beberapa ratus atau ribu kali diperlukan energi. ?adi semakin rendah p) semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan p) konstan di dalam sel, akibatnya energi yang tersedia untuk sintesis komponen-komponen sel berkurang. leh karena itu pertumbuhan sel terganggu dan sangat lambat, dan bahkan terhenti sama sekali pada p) yang sanagt rendah. Pada kecepatan pertumbuhan sel yang sangat lambat maka persediaan energi untuk mempertahankan hidup dan mengeluarkan proton ke luar sel sangat terbatas, akibatnya sel 3sel menjadi mati karena reaksi pengasaman di dalam sel. 0arena mekanisme adaptasi sel terhadap p) rendah merupakan proses homeostatik yang memerlukan energi, maka pembatasan suplai energi akan menyebabkan pengawetan makanan dengan p) rendah menjadi lebih efektif. Sebagai contoh kombinasi pengasaman dengan penurunana aw atau dengan pengepakan #akum yang lebih efektif untuk pengawetan makanan karena kedua proses ini membatasi produksi energi oleh mikroorganisme. Mekanisme p) homeostatik juga terjadi dalam pengawetan pangan menggunakan asam lipofilat lemah seperti asam sorbat, benzoat dan propionat. *sam-asam lipofilat tersebut dapat mencegah kerusakan mikrobiologis karena beberapa sifatnya yang unik yaitu kelarutannya dalam bentuk tidak terdissosiasi di dalam larutan membran sel dan akti#itasnya sebagai ionofor proton. Senyawa-senyawa semacam ini menyebabkan proton lebih mudah masuk ke dalam sel sehingga meningkatkan kebutuhan energi untuk mempertahankan p) alkali di dalam sel. *sam lipofilat meningkatkan aliran proton ke dalam sel ekui#alen dengan terjadinya p) rendah. Fangguan aliran proton menembus membran sel mengganggu fungsi kimostatik sel misalnya transform asam amino. Semakin rendah p) semakin tinggi persentase asam lipofilat yang terdapat dalam bentuk tidak terdissisiasi, sehingga semakin banyak proton yang menembus membran sel. leh sebab itu penggunaan asam lipofilat sebagai bahan pengawet makanan lebih efektif pada p) rendah dibandingkan dengan p) tinggi.
6%
Ke$ahanan Mi!oo!"anisme $e!hadap suhu !endah
Penggunaan suhu rendah dalam pengawetan makanan didasarkan pada kenyataan bahwa akti#itas mikroorganisme dapat diperlambat atau dihentikan pada suhu di atas suhu pembekuan dan biasanya akti#itasnya berhenti sama sekali pada suhu pembekuan. )al ini disebabkan reaksi-reaksi metabolisme di dalam sel mikroorganisme di dalam sel dikatalisis oleh enzim, dan kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh suhu sangat dipengaruhi oleh suhu. Proses pembekuan dapat menyebabkan kematian atau kerusakan subletal pada sebagiam sel. 0ematian sebagian sel terjadi segera setelah pembekuan sel dan jumlah sel yang mati tergantung dari ketahanan mikroorganisme terhadap pembekuan . Sebagai contoh bakteri gram positip berbentuk bulat + kokus pada umumnya lebih tahan terhadap proses pembekuan dibandingkan dengan bakteri gram negatif berbentuk batang. Sel-sel yang masih hidup selama pembekuan mungkin akan mengalami kematian secara lambat selama penyimpanan beku. Suhu pembekuan paling letal, dimana jumlah sel yang mati paling tinggi adalah di antara suhu -% sampai -%55!. Selain dipengaruhi oleh spesies mikroorganisme ketahanan mikroorganisme terhadap proses pembekuan juga dipengaruhi oleh komposisi medium pembekuan. &eberapa komponen makanan seperti putih telur, sukrosa, sirup, gliserol dan ekstrak daging mempunyai pengaruh sel melindungi terhadap pembekuan. Sebaliknya adanya asam di dalam medium pembekuan melindungi #iabilitas sel Pengaruh proses pembekuan terhadap sel mikroorganisme dapat diterangkan sebagai berikut( 8. Selama pembekuan air bebasa akan membeku dan membentuk kristal es, sedangkan air terikat tetap tidak membeku. Pada kecepatan pembekuan yang lambat, kristal es yang terbentuk umumnya terdapat di luar sel +ekstraseluler, sedangkan pada kecepatan pembekuan cepat terbentuk kristal es di dalam sel +intraseluler. 0arena air bebas membeku, maka selama pembekuan sel mengalami dehidrasi. "5. Pembekuan air menyebabkan peningkatan #iskositas komponen-komponen sel. "". Pembekuan menyebabkan lepasnya gas-gas yang terdapat di dalam sitoplasma seperti % dan !% karena kelarutannya di dalam air menurun. 0ehilangan % pada sel-sel aerobik mengakibatkan reaksi respirasi menurun. "%. Pembekuan menyebabkan perubahan p) dari komponen-komponen sel. &eberapa peneliti melaporkan perubahan p) selama pembekuan. ". Pembekuan meningkatkan konsentrasi elektrolit di dalam sel karena air bebas membeku membentuk kristal es. "/. Pembekuan merusak sistem koloid dari protoplasma misalnya sistem koloid protein "1. Pembekuan menyebabkan denaturasi protein di dalam sel. )al ini di duga beberapa hal, diantaranya hilangnya gugus sulfhidril + -S) selama pembekuan pecahnya lipoprotein dan meningkatnya konsentrasi elektrolit selama pembekuan.
6
