EKOLOGI MIKROORGANISME PADA MAKANAN

II. EKOLOGI MIKROORGANISME PADA MAKANAN

Jumlah dan jenis populasi mikroorganisme pada makanan yang terdapat dalam berbagai makanan sangat spesifik. Hal ini disebabkan karena pengaruh selektif yang terjadi terhadap jumlah dan jenis mikroorganisme pada makanan, sehingga satu atau beberapa jenis mikroorganisme menjadi dominan daripada yang lainnya dan merupakan mikroorganisme yang spesifik pada makanan tertentu. 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. Beberapa 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. Faktor-faktor yang mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme pada makanan dapat dibedakan atas 4 faktor utama, yaitu faktor intrinsik, faktor ekstrinsik, faktor pengolahan, dan faktor implisit. FAKTOR INTRINSIK Sifat-sifat fisik, kimia dan struktur makanan yang mmempengaruhi populasi dan pertumbuhan mikroorganisme disebut faktor intrinsik. Faktor-faktor tersebut terdiri dari : 1. pH 2. Aktivitas air a w 3. Potensi oksidasi reduksi Eh 4. Kandungan nutrisi 5. Senyawa antimikroba 6. Struktur biologi 3 Nilai pH Kebanyakan mikroorganisme tumbuh baik pada pH 6,6 – 7.5 dan hanya beberapa yang dapat tumbuh pada pH di gawah pH 4.0. Bakteri mempunyai kisaran pH pertumbuhan yang lebih sempit dibandingkan dengan kapang atau kamir, sebagai contoh kebanyakan bakteri tidak dapat tumbuh di bawah pH 4 dan di atas pH 8.0, sedangkan kapang mempunyai kisaran pH pertumbuhan 1.5 sampai 8.0 – 8.5. Oleh karena itu makanan yang mempunyai pH lebih rendah akan semakin awet karena semakin sedikit jenis mikroorganisme yang dapat tumbuh. Nilai pH atau keasaman makanan dipengaruhi oleh asam yang terdapat pada makanan tersebut. Asam di dalam makanan mungkin terdapat secara alamiah, seperti pada buah-buahan asam, atau terbentuk secara fermentasi, misalnya pada yougurt, pikel sayur asin,dan sebagainya. Nilai pH minimum untuk pertumbuhan mikroorganisme kadang-kadang dipengaruhi oleh jenis asam yang terdapat di dalam makanan tersebut. Sebagai contoh, beberapa laktobasili dapat tumbuh pada pH yang lebih rendah jika asam yang terdapat pada makanan tersebut berupa asam asetat atau asam laktat. Aktivitas air a w Nilai aw kebanyakan makanan segar adalah di atas 0.99. Kebanyakan bakteri pembusuk tidak dapat tumbuh pada a w dibawah 0.91, sedangkan kebanyakan kamir pembusuk tidak dapat tumbuh pada aw di bawah 0.88, dan kebanyakan kapang pembusuk tidak dapat tumbuh pada a w dibawah 0.88. Bakteri patogen yang tidak dapat tumbuh pada aw relatif rendah adalah Staphylococcus aureus, yang dapat tumbuh sampai a w di bawah 0.86, sedangkan Clostridium botulinum tidak dapat tumbuh pada aw paling rendah adalah bakteri halofilik, yaitu sampai a w 0.75, sedangkan kapang xerofilik dapat tumbuh sampai aw 0.65, dan kamir osmofilik dapat tumbuh sampai a w 0.60. 4 Potensi oksidasi reduksi OR, Eh Mikroorganisme berbeda dalam sensitivitasnya terhadap potensi oksidasi reduksi dari medium pertumbuhannya. Potensi OR dari substrat menunjukkan kemampuan substrat untuk melepaskan elektron teroksidasi atau menerima elektron tereduksi. Potensi OR dari suatu sistim diberi simbol Eh. Mikroorganisme aerobik memerlikan nilai Eh positif teroksidasi, sedangkan mikroorganisme anaerobik memerlukan nilai Eh negatif terduksi. Komponen-komponen yang menyebabkan konduksi reduksi anaerobik pada makanan adalah grup sulhidril -SH 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 OR. Beberapa bakteri aerobik tumbuh lebih baik pada kondisi tereduksi, dan bakteri tersebut disubut bakteri mikroaerofilik. Beberapa contoh bakteri mikroaerofilik adalah laktobasili dan srteptokoki. Beberapa bakteri mempunyai kemampuan untuk tumbuh pada keadaan aerobik ataupun anaerobik dan disebut anaerob fakultatif. Kebanyakan kapang dan kamir yang tumbuh pada makanan bersifat aerobik, dan hanya beberapa yang bersifat fakultatif anaerobik. Kandungan nutrisi Untuk dapat tumbuh dan berfungsi secara normal mikroorganisme membutuhkan komponen-komponen sebagai berikut : 1. Air 2. Sumber energi 3. Sumber Nitogen 4. Vitamin dan faktor pertumbuhan lainnya 5. Mineral 5 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. Beberapa mikroorganisme dapat menggunakan sumber karbohidrat yang lebih kompleks seperti pati, sellulose, dengan terlebih dahulu memecahkannya menjadi unit-unit yang lebih sederhana. Lemak dapat juga digunakan oleh beberapa mikroorganisme tertentu sebagai sumber energi. Sumber nitrogen utama bagi mikroorganisme heterofilik adalah asam amino, Berbagai senyawa sumber nitrogen juga dapat digunakan sebagai mikroorganisme. Beberapa 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 vitamin B 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 vitamin B rendah. Senyawa Antimikroba Ketahanan 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. Lipid dan minyak esensial, misalnya eugenol di dalam cengkeh dan aldehida sinamat di dalam kayu manis, juga mempunyai sifat anti mikroba. 6 Struktur Biologi Beberapa bahan pangan mempunyai stuktur spesifik yang melindungi terhadap masuknya organisme pembusuk dan proses pembusukan selanjutnya, Contoh 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. FAKTOR EKSTRINSIK Faktor 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 Berdasarkan suhu optimum pertumbuhannya, mikroorganisme dapat dibedakan atas tiga grup yaitu: 1. psikrofil yang mempunyai suhu optimum 5-15 C dengan kisaran suhu pertumbuhan 5-20 C 2. mesofil yang mempunyai suhu optimum 20-40 C dengan kisaran suhu pertumbuhan 10-45 C 3. termofil yang mempunyai suhu optimun pertumbuhan 45-60 C dengan kisaran suhu pertumbuhan 25- 80 C Meskipun makanan akan lebih awet jika sisimpana pada suhu yang lebih rendah,tetapi beberapa makanan akan menurub mutunya jika disimpan pada suhu 13- 7 17 C dibandingkan dengan suhu 5-7 C. Kebanyakan sayuran mempunyai suhu penyimpanan terbaik pada suhu sekitar 10 C, termasuk kentang ,kubis, seledri dan sebagainya. Kelembaban relatif Kelembaban relatif RH lingkungan tempat penyimpanan mempengaruhi a w dalam makanan. Makananan dengan a w rendah akan menyerap air jika disimpan dalam lingkungan dengan RH tinggi. Demikian juga sebaliknya makanan dengan a w tinggi akan kehilangan air jika disimpan di dalam ruang dengan RH rendah. Penyimpanan makanan di dalam ruangan dengan RH rendah dapat mencegah kebusukan mikroorganisme, akan tetapi pada RH yang rendah makanan juga akan kehilangan sebahagian airnya sehingga mengerut dan menurunkan mutu makanan. Dalam memilih RH lingkungan yang tepat, perlu diperhatikan kemungkinan pertumbuhan mikroorganisme pembusuk dengan tetap mempertahankan mutu makan yang disimpan. Susunan Gas Atmosfir Penyimpanan buah-buahan di dalam ruang dengan konsentrasi yang CO 2 dinaikkan sampai 10 ternyata dapat mencegah pertumbuhan kapang yang biasanya menyerang buah-buahan. Cara penyimpanan ini disebut controlled atmosphere storage CA storage, dimana CO 2 ditambahkan ke dalam ruangan dari sumber mekanis atau menggunakan es kering CO 2 padat. Dengan CA storage kematangan buah-buahan dapat juga diperlambat, dan hal ini diduga disebabkan karena CO 2 bersifat sebagai inhibitor kompetitif bagi etilen yang berperan dalam kematangan buah-buahan. Selain CO 2 , Ozon O 3 juga mempunyai effek mengawet terhadap beberapa makanan, dengan konsentrasi beberapa ppm, ozon terbukti dapat mencegah pertumbuhan beberapa mikroorganisme pembusuk. Karena 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. Jumlah dan jenis mikroorganisme yang tumbuh pada makanan sangat dipengaruhi ada tidaknya oksigen 8 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 vakum kondisi aerobik dan disimpan pada penyimpanan yang sama, bakteri yang dominan adalah bakteri gram positifp yang bersifat anaerobik fakultatif dan menyebabkan keasaman atau penurunan pH daging. Selama penyimpanan vakum, jumlah bakteri gram negatip pada daging menurun. FAKTOR IMPLISIT Faktor 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 penghambat untuk antagonisme . Contoh 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. Tabel berikut menunjukkan mikroorganisme yang umum terdapat dalam bahan pangan dan bersifat antagonis terhadap mikroorganisme lainnya. 9 Tabel 1. Beberapa contoh interaksi antagonistik diantara mikroorganisme pada bahan pangan Mikroorganisme Mikroorganisme yang mempunyai pengaruh antagonistik Clostridium botulinum Bacillus spp Brevibacterium linen Clostridium perfringens Clostridium sporogenes Enterobacriaceae Lactobacillsceae Pseudomonan aeroginosa Streptococcus lactis Clostridium perfringens Clostridium sporogenes Lactobacillaceae Escherichia coli Lactobacillaceae Salmonella Eschericia coli Lactobacillaceae Staphylococcus aureus Aeromonas Bacillus spp Enterobacteriaceae Lactobacillaceceae Pseudomonas Khamir Aeromonas spp Alcaligenes spp Pseudomonas spp Vibrio spp FAKTOR 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 TOTAL Semua faktor-faktor yang disebut diatas mempengaruhi jumlah dan jenis mikroorganisme di dalam makanan. Tetapi dari faktor-faktor tersebut, terutama pH, a w 10 ,dan adanya senyawa antimikroba, membedakan makanan ke dalam tiga kelompok berdasarkan ketahanannya terhadap serangan mikroorganisme. Berdasarkan daya awetnya , makananan dibedakan atas tiga kelompok yaitu: 1. Bahan pangan yang mudah rusak misalnya daging, ikan, susu dan sebagainya 2. Bahan pangan yang agak awet karena telah mengalami proses pengolahan, misalnya jem, susu kental manis, sosis dan sebagainya 3. Bahan 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 a w makanan akan mengubah mikroflora pada makanan tersebut. Bahan makanan yang diturunkan a w nya sampai 0.96 dan dikombinasi dengan penurunan pH, penambahan bahan pengawet, serta pengemasan yang baik mempunyai daya tahan simpan sampai beberapa minggu pada suhu dibawah 10 o C. Mikroorganisme yang dominan pada makanan semacam ini terutama adalah laktobacilli, streptokoki, kapang dan kamir. Makanan yang a w nya diturunkan sampai 0.85 pada umumnya tidak ditumbuhi oleh bakteri tetapi yang dominan adalah kapang dan kamir. Jika a w makanan diturnkan lagi sampai 0.80, hanya kapang yang dapat tumbuh pada a w tersebut Pada makanan yang disterelisasi dengan cara pengalengan, hanya bakteri pembentuk spora yan masih dapat tumbuh dan menyebabkan kebusukan. 11

III. MIKROORGANISME INDIKATOR PADA PRODUK PANGAN OLAH