Mikrobiologi Susu

Mikrobiologi Susu
IPTEK Pengolahan Susu
Mikroorganisme
Gram negatif
Bakteri
Gram positif
Mikroorganisme
Yeast
Jamur
Molds
Berukuran kecil, tidak dapat dilihat dengan mata
telanjang, tetapi dapat dilihat dengan mikroskop
 organisme bersel tunggal

Mikroorganisme pada Susu
Menguntungkan
Merugikan
• fermentasi
• probiotik
• spoilage
• patogen
Komposisi Kimia Sel Mikroorganisme
96% berat kering sel mengandung C, O,
N, H, P, S
 Memerlukan unsur mikro seperti K, Ca,
Mg, Cl, Fe, Mn, Co, Cu, dan Mo

Mikroorganisme
Memerlukan nutrisi untuk,
 pertumbuhan
 sintesis komponen sel & energi
Sumber energi untuk Mikroorganisme
 utama : karbohidrat & protein → atp
 bbrp faktor pertumbuhan
Mikroorganisme
Mempunyai berbagai enzim
Senyawa lebih sederhana
Perubahan sifat makanan
warna
rasa
bau
tekstur
Diinginkan vs Tidak
diinginkan
Karbohidrat
Bervariasi, monosakarida sederhana hingga
polisakarida kompleks
 Tidak semua mikroorganisme dapat memecah
berbagai karbohidrat
 Pati susah dipecah oleh kebanyakan mikroorganisme
kecuali beberapa yang bersifat amilolitik
 Monosakarida dan disakarida mudah dipecah
 susu (laktosa) → mudah terjadi fermentasi asam laktat
 Makanan kaya karbohidrat → produksi asam oleh
mikroba pembentuk asam, tapi umumnya kapang
dan khamir tidak aktif

Protein
Lebih kompleks dibanding karbohidrat
 Bakteri dan kapang tertentu dapat memecah
protein
 Mikroorgansime proteolitik
 Punya sistem enzim kompleks
 Hasil pemecahan protein → asam amino
(dipakai sumber energi oleh sel
 Terbentuk asam, gas, produk lain
→ tidak diinginkan : bau busuk
→ diinginkan
: pematangan keju

Lemak



Komposisi bervariasi tergantung jenis makanan
Mengandung asam lemak dan gliserol
AL rantai panjang lebih sukar dipecah drpd AL
rantai pendek
 Tidak mudah dipecah dibanding
 Pemecahan lemak
 tidak diinginkan
: tengik
KH & Protein
mentega → tengik → asam butirat
 diinginkan
: keju
Pengaruh mikroorganisme
 Souring
Perubahan laktosa menjadi asam laktat hasil
aktivitas enzim yang dihasilkan oleh
mikroorganisme, terutama bakteri asam
laktat
 Souring
dan Gassines
Terbentuknya gas, asam laktat dan asamasam lain yang menggumpalkan susu serta
senyawa-senyawa lain yang menimbulkan
bau yang tidak didinginkan.
Pengaruh mikroorganisme
 Proteolisis
Pemecahan kasein oleh mikroorganisme yang
mengakibatkan bau yang tidak diinginkan
 Ropynes
Pelekatan zat seperti gum, bentuk menyerupai
benang panjang. Penyebab : bakteri Alcaligenes
vicosus
 Pigmentasi
Terbentuknya warna seperti biru, merah, kuning
dan hijau
Mikroorganisme pada Bahan
Pangan
Faktor Intrinsik
Komposisi nutrisi
 pH
 Ketersediaan air (air bebas/aw)
 Potensi reduksi-oksidasi

◦ Perubahan karena pemasakan
Struktur fisik bahan pangan
 Ketersediaan senyawa antimikroba/
pengawet

Komposisi dan pH
pembusukan
proteolisis dan pemecahan protein secara
anaerob, menghasilkan bau busuk yang
disebabkan karena senyawa amina
 pH dalam bahan pangan mempengaruhi
pertumbuhan mikroorganisme

Aktivitas Air
secara umum, aw (kadar air bebas) rendah
dapat menghambat pertumbuhan mikroba
 aktivitas air dapat diturunkan dengan:

◦ Pengeringan
◦ penambahan garam atau gula

Osmophilic mikroorganisme
◦ lebih memilih tekanan osmotik yang tinggi

Xerophilic mikroorganisme
◦ lebih suka aktivitas air rendah
Struktur Fisik Bahan Pangan

penggilingan dan pencampuran dapat
meningkatkan luas permukaan dan
mendistribusikan mikroba
◦ mendorong pertumbuhan mikroba

kulit luar dari sayuran dan buahbuahan dapat memperlambat
pertumbuhan mikroba
Senyawa Antimikroba
kumarin - buah-buahan dan sayuran
 lisozim - susu sapi dan telur
 aldehydic dan senyawa fenolik - bumbu
dan rempah-rempah
 allicin - bawang putih
 polifenol - teh hitam dan hijau

Faktor Ekstrinsik

Suhu
◦ suhu rendah mampu menghambat pertumbuhan
mikroba

kelembaban relatif (Rh)
◦ Rh tinggi mendorong pertumbuhan mikroba

Atmosfer
◦ oksigen mendorong pertumbuhan bakteri aerob
◦ modified atmosphere packaging (MAP)
◦ penggunaan shrink wrap dan teknologi vakum
untuk makanan dalam kemasan atmosfer
terkontrol
Susu
Sumber
makanan yang
sehat bagi
manusia
Memiliki nutrisi
yang lengkap
dan kompleks
Media
pertumbuhan
yang baik untuk
bakteri, yeast,
dan molds
Peran
Mikroorganisme
yang Tidak
Dikehendaki
pada Susu
Spoilage dan Patogen
Kerusakan bahan pangan
Aktivitas mikroba, melalui 2 cara :
1.
Sel hidup
pertumbuhan dan metabolisme aktif
komponen bahan pangan terkontaminasi
oleh sel hidup
2. Enzim
sel hidup tidak ada → sel lisis
 enzim ekstraseluler dan intraseluler bereaksi
dengan komponen bahan pangan
 mengubah sifat fungsional bahan pangan
 mengakibatkan kerusakan/kebusukan/
food spoilage
Sumber Kontaminasi pada Susu
 Sumber kontaminasi lingkungan, antara lain dari
◦ Kanal
◦ Selokan
◦ Kulit ambing
◦ Debu
◦ Kotoran
◦ Kandang
◦ Pakan
◦ Air
◦ Sistem memerah susu
◦ Tangki pendingin
 Mikroorganisme
patogen sebagian bersumber dari
sapi yang sakit
Tipe mikroba penyebab kerusakan

Bahan pangan mentah dan olahan secara
normal mengandung bbrp tipe
◦ Kapang
◦ Khamir
◦ Bakteri

dapat bekembang/tumbuh
dapat menyebabkan
kerusakan
Bakteri (waktu generasi lebih singkat)
diikuti khamir atau kapang (tergantung
kondisi)
Deteksi Kerusakan Mikrobiologis
Kerusakan mikrobiologis bahan pangan
dapat dideteksi (diamati secara
langsung) apabila mikroba mencapai
jumlah yang tinggi
7
 Bakteri dan khamir 10 sel per gram
(per ml atau per
cm2)
6
7
 Kisaran 10 – 10 (tergantung tipe
mikroba dan kondisi/jenis kerusakan)

Deteksi Kerusakan Mikrobiologis
Kerusakan yang berhubungan dengan
H2S, bbrp amina dan pembentukan
H2O2
terjadi pada jumlah mikroba yang lebih
rendah (< 107)
 Pembentukan asam laktat terjadi pada
jumlah mikroba yang lebih tinggi
 Slime formation : akumulasi sel mikroba
(≥ 108sel/g atau per ml atau per cm2
bahan makanan)

Tahapan terjadinya kerusakan
mikrobiologis pada bahan pangan

Mikroorganisme masuk/ada pada bahan pangan
dari 1 atau lebih sumber m.o.

Lingkungan/kondisi bahan pangan (pH, Aw, O-R
potential, nutrien, agen inhibitor) COCOK untuk
pertumbuhan 1 atau lebih tipe m.o.

Bahan pangan disimpan pada suhu yang sesuai
untuk pertumbuhan m.o (1 atau lebih)

Kondisi tsb berlangsung dlm waktu yang cukup
panjang → m.o. mencapai jumlah yg tinggi
→ sampai perubahan terdeteksi
Hasil Akhir Metabolisme Mikroorganisme
Karbohidrat :
CO2 , H2, H2O
lactate, acetate, formate, succinate,
butyrate, isobutyrate, isovalerate
ethanol, propanol, butanol, isobutanol
diacetyl, acetoin, butanediol
dextran, levans
Hasil Akhir Metabolisme Mikroorganisme
Protein dan senyawa NPN :
CO2 , H2, NH3 , H2S
amines, ketoacids, mercaptans,
organic disulfides
putrescine, cadaverine,skatole
Hasil Akhir Metabolisme Mikroorganisme
Lipida :
Fatty acids, glycerol
Hydroperoxides
Carbonyl compounds (aldehydes &
ketones)
Nitrogenous bases
Pertumbuhan Mikroba dan Food
Spoilage

Food Spoilage
◦ hasil dari pertumbuhan mikroba dalam
makanan
◦ mengubah karakteristik visual dari bahan
pangan sehingga tampak tidak baik untuk
dikonsumsi

makanan yang berbeda menjalani
berbagai jenis proses pembusukan
◦ racun kadang-kadang dihasilkan
◦ racun alga dapat mencemari kerang dan
finfish
Kerusakan bahan Pangan karena Food
Spoilage
Kerugian ekonomis
 Tidak dapat dikonsumsi
 Bbrp parameter kerusakan
 perubahan warna, bau, tekstur
 pembentukan lendir
 akumulasi gas
 keluarkan cairan/berair

Food Spoilage
Foodborne Illness/diseases
“... Ketika seseorang menjadi
sakit setelah mengkonsumsi
makanan yang terkontaminasi...”
Foodborne illness dapat disebabkan karena:
• Biological hazards (bacteria, viruses, fungi)
• Chemical hazards (cleaning agents, toxins)
• Physical hazards (bone, glass, metal)
Food-Borne Diseases

Food borne diseases yang disebabkan
karena mikroorganisme, memiliki 2 tipe
utama yaitu:
◦ food-borne infections
◦ food intoxications
Food Infection vs. Food Intoxication
Food infection
 Sel hidup dalam jumlah tertentu ditransfer ke
dalam tubuh oleh makanan yang
terkontaminasi; mikroorganisme berkembang
biak dalam makanan yang tertelan
◦ Salmonella; E. coli
Food poisoning (intoxication)
 Disebabkan oleh toksin yang dihasilkan oleh
mikroorganisme dalam makanan
terkontaminasi; mikroorganisme bisa ada
ataupun tidak ada
◦ Clostridium botulinum; Staphylococcus aureus
Mikroorganisme Patogen






Aeromonas hydrophila
Bacillus cereus
Campylobacter jejuni
Clostridium botulinum
Clostridium perfringens
Escherichia coli
http://vm.cfsan.fda.gov/~comm/ift-over.html






Listeria monocytogenes
Salmonella
Shigella
Staphylococcus aureus
pathogenic Vibrio spp.
Yersinia enterocolitica
Foodborne Diseases vs Outbreak
Foodborne diseases
penyakit yang dialami oleh seseorang
akibat mengkonsumsi makanan
terkontaminasi patogen
Outbreak
Sekelompok orang (dua orang atau lebih)
yang mengalami sakit yang sama akibat
mengkonsumsi makanan terkontaminasi
Efek Sosial yang disebabkan karena
Foodborne Diseases…

Kehilangan waktu produktif
◦ Hari kerja/sekolah
◦ Efek finansial
Resiko kematian
 Resiko penularan pada keluarga yang
lain

Mengontrol pertumbuhan
Mikroorganisme
Mengurangi Jumlah Mikroorganisme
pada Bahan Pangan Cair
Menggunakan prinsip filtrasi
 Biasa digunakan untuk air, susu,
beer, wine, juices, soft drinks, dll

Penyimpanan suhu rendah

Penyimpanan pada suhu 5°C dapat
menghambat tetapi tidak
menghentikan pertumbuhan mikroba
◦ psychrophiles dan psychrotrophs masih dapat
menyebabkan pembusukan
◦ pertumbuhan pada suhu di bawah -10 ° C
telah diamati dapat menghambat
kerusakan bahan pangan
Pengolahan Suhu Tinggi
pengalengan
 pasteurisasi

Pengalengan


makanan dipanaskan
dalam wadah khusus
(retort) pada suhu
115°C selama 25
sampai 100 menit
Dapat membunuh
mikroba pembusuk,
tetapi belum tentu
semua mikroba
dalam makanan mati
Spoilage pada Susu dalam Kaleng

Spoilage telah ada
sebelum proses
pengalengan

Ada selama proses
pengalengan

Kebocoran kaleng
sehingga
mikroorganisme dari
luar dapat masuk
Pasteurisasi
Membunuh patogen, namun
mikroorganisme spoilage masih ada
dalam jumlah kecil
 Prosedur pasteurisasi yang berbeda
akan membutuhkan waktu yang
berbeda pula

◦ Waktu pemanasan yang lebih singkat akan
menghasilkan kualitas rasa susu yang lebih
baik
Peran
Mikroorganisme
yang dikehendaki
dalam Bahan
Pangan
Fermented Food
Peran Positif Mikroorganisme
Food Bioprocessing
Food
Biopreservation
Probiotics
 Food Bioprocessing
Makanan fermentasi
 Starter kultur
 Novel & better strains
(genetic engineering techniques)
 enzim dari mikroorganisme
 antibiotik dari mikroorganisme, vitamin,
asam amino, dll.

 Food Biopreservations
 Metabolit
yang dihasilkan oleh
mikroorganisme dan bersifat sebagai
antimikroba, seperti:
organic acids
Bacteriocins
Nicins
Pediocins
H2O2
 Probiotics
Konsumsi makanan yang mengandung sel
hidup
 menjaga keseimbangan mikroflora alami
usus (saluran pencernaan)
 Bakteri gram +, gram -, khamir, fungi
 Umumnya Bakteri Asam Laktat
(produk makanan dan minuman)

Manfaat probiotik

Menurunkan jumlah patogen dan
bakteri membahayakan
 produksi komponen antibakteri
 kompetisi zat nutrisi
 kompetisi daerah kolonisasi
Karakteristik probiotik
 memiliki aktivitas
antimikroba
 resisten terhadap seleksi sistem saluran
pencernaan (asam lambung, cairan
empedu, getah pankreas)
 memiliki aktivitas antikarsinogenik
 mampu berkoloni dalam saluran
pencernaan (bersimbiosis dengan flora
usus)
 mampu meningkatkan kemampuan
penyerapan usus
Syarat probiotik





Flora normal usus non patogenik
Dapat tumbuh dan melakukan metabolisme
dengan sangat cepat dan terdapat dalam
jumlah yang tinggi
Membentuk koloni pada bagian tertentu dari
salura pencernaan (permukaan epitelium)
Dapat memproduksi secara efisien asam-asam
organik, & kemungkinan sifat antimikroba
spesifik pada bakteri yang membahayakan
Mudah diproduksi, viabillitas tinggi selama
penyimpanan
Contoh Makanan Fermentasi
Berbasis Susu
TERIMA KASIH
IPTEK Pengolahan Susu