SUHU TINGGI DAN AKTIFITASMIKROBIA
advertisement
PENGENDALIAN MIKROORGANISME PADA BAHAN MAKANAN Materi 10 Meliputi : 1. Penanganan aseptik 2. Penyaringan mikroorganisme menggunakan filter bakteri, digunakan pada anggur, sari buah, makanan lemak, air. 3. Penanganan suhu tinggi 4. Penanganan suhu rendah 5. Penanganan dengan Aw rendah SUHU TINGGI DAN AKTIFITAS MIKROBIA Materi 10 Efek Suhu Terhadap Pertumbuhan Mikrobia Lama fase log Kec.pertumb Konsentrasi sel Kebutuhan nutrisi S U H U Kegiatan enzimatis Komposisi sel Penggolongan Mikrobia Berdasarkan Suhu N o Mikrobia Suhu Pertumb. (°C) Suhu min (°C) Suhu max (°C) 1 Thermofil 45-60 40-45 60-90 2 Mesofil 30-45 5-15 45-50 3 Psikrofil 5-20 (-5)-5 15-20 20-35 (-5)-5 35-40 4 Psikrotrof >suhu maxmati; < suhu min memperpjg fase log Besar Kecil Faktor Penghambatan/Kematian Tergantung pada : 1. Ketahanan panas m.o yg bersangkutan 2. Tinggi rendahnya suhu & lama wkt berada pd kondisi tsb 3. Komposisi media &sejarah pertumb m.o tsb. Proses Kematian bakteri oleh panas 1. Kehilangan kemampuan untuk tumbuh & memperbanyak diri 2. Sistem metab. sel rusakaktifis sel terhenti. * perub fungsi sel perub struktur prot (denaturasi) inaktifasi enzim & metabolisme terhenti. 3. Kerusakan pd membran sel a. Mikroskopis : tjd pembengkakan setempat pd membran luar sel rusaknya ikatan antara lap. membran luar dg lap peptidoglikan & membran sitoplasma b. Sifat permeabilitas selektif sel hilang: tjd pembebasan substansi seluler sistem metab. terganggu c. Kenaikan sensitifitasnya thd seny garam (kecuali jasad halofilik) & antibiotik 4. Kerusakan DNA a. Putusnya ikatan hidrogen intramolekuler DNA b. Aktifasi enzim nuklease oleh panas Faktor yg mempengaruhi ketahanan panas 1. Jml sel m.o semakin bny smakin tahan 2. Umur sel • Pada fase LAG/adaptasi dan fase STATIS : ketahanan panas tinggi • Pada fase LOG : ketahanan menurun (paling sensitif) terhadap panas Spora tua > spora muda. 3. Suhu pertumb • Makin >> suhu inkubasi makin >> ketahanan panas suatu m.o. • Ketahanan spora B. subtilis dan B. coagulans meningkat dengan makin tingginya suhu pembentukan spora • Salmonella seftenberg ditumbuhkan pada 44°C, 3x lebih tahan panas daripada yang ditumbuhkan pada suhu 35°C 4. Air • Makin rendah kelembaban/kandungan air mikroorganisme makin tahan panas Sel m.o kering dalam tabung reaksi & dipanaskan dalam penangas air lebih tahan panas dari sel m.o basah pada kondisi yang sama. Denaturasi protein lebih cepat terjadi di dalam air daripada pada udara kering sehingga pada udara kering m.o. lebih tahan panas 5. Lemak, Karbohidrat dan Protein di medium pemanas melindungi sel shg meningkatkan ketahanannya thd panas 6. Garam • NaCl melindungi m.o (S. Aureus) • Ca2 & Mg2+menurunkan ketahanan panas dr sel 7. pH • pH pertmbhn optimumkethnan meningkat • Penurunan pH dg as. Asetat & as. Laktat kthnan pns menurun 8. Senyawa Antimikroba * dlm medium pemanasmenurunkan panas * exampleNitrit, SO2 & antibiotik 9. Suhu & waktu pemanasan * Lebih berperan suhu drpd waktu * Misal : u membunuh 6,0 x 1010 spora C. botulinum dibutuhkan : - 360 mnt 100oC - 5 mnt 1200C KETAHANAN MIKROORGANISME TERHADAP PANAS Suhu tinggi dalam pengawetan makanan: 1. Pengaruh terhadap mikroorganisme dalam makanan. 2. Pengaruh terhadap mutu makanan. Cara pemanasan yang umum: 1. Pasteurisasi 2. Sterilisasi Pengaruh pasteurisasi pada mikroorganisme: 1. Membunuh semua organisme patogen (ex. pada susu), atau mengurangi jumlah mikroorganisme penyebab kebusukan (ex. pada sari buah). - LTLT (low temperature long time) 62.8°C 30 menit. - HTST (high tenperature short time) 71.7°C 15 detik. 2. Cukup membunuh bakteri patogen paling tahan panas dan tidak membentuk spora: Mycobacterium tiberculosis dan Coxiella burnetti. 3. Suhu pasteurisasi susu: membunuh khamir, kapang, bakteri gram (-), dan kebanyakan sel vegetatif bakteri gram (+). Kelompok mikrooganisme tahan pasteurisasi: • Termodurik Tahan terhadap pemanasan pada suhu relatif tinggi, misalnya pasteurisasi, tapi tidak harus tumbuh pada suhu relatif tinggi. Beberapa spesies Streptococcus dan Lactobacillus. • Termofilik Tidak hanya tahan pemanasan suhu relatif tinggi, juga membutuhkan suhu tinggi untuk pertumbuhannya. Beberapa species Bacillus dan Clostridium. Pengaruh sterilisasi pada mikroorganisme • Sterilisasi adalah Pengawetan suhu tinggi untuk membunuh semua mikroorganisme yang ada. • Sterilisasi komersial: membunuh semua mikroorganisme pembusuk yang dapat tumbuh pada kondisi penyimpanan normal. Makanan kaleng bukan steril absolut tapi komersial, mungkin masih mengandung sejumlah mikroorganisme tapi tidak dapat tumbuh & menyebabkan kebusukan karena kondisi pH/suhu peyimpanan yang tidak memungkinkan. Jika pH/suhu penyimpanan berubah mungkin akan tumbuh & menyebabkan kebusukan. • Sterilisasi dipengaruhi pH dan sifat bahan pangan. Makin rendah pH/makin tinggi keasaman, makin rendah suhu & waktu yang diperlukan. • Tergantung jenis makanan: 1. Suhu rendah & waktu lama: 121°C 15 menit. 2. Suhu tinggi & waktu singkat: 135-150°C 2-6 detik. Ex. sterilisasi susu dengan UHT (ultra high temperature). Ketahanan mikroorganisme terhadap panas tergantung karakteristik mikroorganisme yaitu : 1. Dipengaruhi suhu optimum pertumbuhannya: - Psikrofilik: sensitif pemanasan. - Mesofilik. - Termofilik. 2. Bakteri gram (+) > gram (-). 3. Bakteri berbentuk bulat (kokus) > batang yang tidak membentuk spora. 4. Kapang & khamir sensitif terhadap panas. 5. Sering ditemukan pada makanan & memproduksi endospora:Bacillus dan Clostridium. Cara menghambat sel vegetatif m.o. : Menurunkan aw, dg cara : • Pengeringan • Penambahan garam • Penambahan gula • Penambahan bahan lain Pengeringan tidak bersifat letal thd m.o. m.o. yang tahan kering dapat hidup kembali jika keadaan memungkinkan KEL0MP0K MIKROORGANISME YANG MAMPU TUMBUH PADA Aw < 0,9 a. Halofil adl : klp m.o. yang tdk mampu tmbh tanpa adanya garam * utk tumbuh perlu sejmlh tertentu garam b. Halodurik adl : bakteri yang tahan pada kadar garam tinggi * pertumbhnnya tdk memerlukan kdr grm tinggi c. Xerofil adl : klp yeast & jamur yg mampu tmbh pd Aw<0,85 d. Osmofil adl : klp m.o. yg mampu tmbh pd lingkungan bertekanan osmose tinggi * Perlu kadar gula tinggi untuk pertumbuhannya * Aw ±0,65 * Yeast yg toleran pd kdr gula ↑ adl S. rouxii e. Osmodurik adl : m.o. patogen dengan Aw 0,995 – 0,980 & tahan tek. osmosis↑ * Tidak perlu kadar gula tinggi untuk pertumbuhannya Aw dan Mikrobia Mikrobia Aw C. Subtilis C. Botulinum C. Perfrigens E. Coli Halobacterium M. Halodenitrificans Salmonella S. Aureus V. Costilocus V. Parahaemolyticus S. Sereveceae S. Rauxii Aspergilus Flavus Mucor Penicillium Expansum Rhizopus Nigricans 0,90 0,95 0,95 0,95 0,75 0,86 0,95 0,86 0,86 0,94 0,90 0,62 0,78 0,93 0,83 0,93 Aw dan Kelompok Mikrobia •Aw bakteri > 0,90 •Aw khamir > 0,88 •Aw kapang 0,80 – 0,85 Kebusukan pangan dpt dicegah dgn Aw 0,70 – 0,75 Sel m.o dapat mengimbangi tekanan osmosis di luar sel memproduksi senyawa tertentu untuk me↑ kan tekanan osmosis dalam sel NOTE : Kenaikan komponen perlu energi tinggi kec pertumbuhan sel pada aw rendah lambat karena energi digunakan untuk sintesis komponen tersebut DAPAT MENYEBABKAN KEMATIAN SEL BEBERAPA SENYAWA PENGATUR TEKANAN SEL B. Subtilismemproduksi aa prolin Bakteri lain aa glutamat, prolin, butirat Kalium & Glukosa intersel meningkat untuk mengimbangi tek. Osmosis di luar sel air diserap kembalitumbuh Khamiralkohol polihidrat, etanol, gliserol produksi ↑pengaruhi viabilitas sel Ganggang laut gliserol Aw rendah/tek. osmosis tinggi Kemampuan Sel tetap terbatas SEL MATI SUHU RENDAH & AKTIFITAS MIKROBIA 1. Chiling (10-15°C) Buah & sayuran 2. Refrigerator (0-2)°C-(5-7)°C 3. Pembekuan di bwh (0°C) KETAHANAN MIKROORGANISME TERHADAP SUHU RENDAH • Aktivitas m.o diperlambat/dihentikan pada suhu di atas suhu pembekuan. • Aktivitas berhenti sama sekali pada suhu pembekuan reaksi metabolisme dalam sel dikatalis enzim kec reaksi yang dikatalis enzim dipengaruhi suhu. • Penyimpanan makanan suhu rendah: 1. Suhu chilling 10-15°C 4 buah dan sayur. 2. Suhu refrigerator 0-2 s.d 5-8°C. 3. Suhu pembekuan dibawah 0°C. • M.o psikrofilik dapat tumbuh baik pada suhu chilling dan refrigerator (Psikrofil suhu maks pertum 25°C & psikrotrof dapat tumbuh 5°C/kurang) Contoh psikrofil: Pseudomonas, Acinetobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, dll. • Mikrobia yg dapat dicegah pertumb pd suhu 5,5°C = Clostridium botulinum, S. aureus, Bacilus subtilis. • Kapang sering tumbuh pada makanan yang disimpan pada suhu rendah: Penicillium, Mucor, Cladosporium, Botrytis, Geotrichum. • Proses pembekuan kematian/kerusakan subletal pada sebagian sel. • Bakteri gram (+) lebih tahan proses pembekuan dr gram (-). • Suhu pembekuan paling lethal: -2 s.d 20°C. Mikrobia yang tahan suhu beku : Salmonella (tahan pada suhu -9 °C sp 17 °C) • Pembekuan dipengaruhi jenis m.o dan komposisi substrat: 1. Putih telur, sukrose, sirup, gliserol & ekstrak daging: melindungi sel thd pembekuan. 2. Asam menurunkan viabilitas sel. Pengaruh Pembekuan 1. Selama pembekuan air bebas membeku &air terikat tdk. Cepat (intrasel), lambat (ekstrasel)dehidrasi 2. Pembekuan air viskositas komponen air 3. Lepasnya gas CO2 di dlm sitoplasma krn kelarutan↓ hilangnya O2 pd sel aerobik respirasi turun. 4. Perub pH dari komponen sel 0.3-2.0 unit 5. Me↑konsentrasi elektrolit dlm sel krn air bebas membeku membentuk kristal es 6. Merusak sistem koloidal dr protoplasma (sistem koloid prot) 7. Denaturasi protein sel, krn gugus sulfidril hilang, lipoprotein pecah & me↑ konsentrasi elektrolit selama pembekuan 8. Shock terapi pd termofilik,mesofilik & psikrofilik 9. Kerusakan sublethal thd sebag sel m.o Kethnan sel dipengaruhi kemamp hdp selama dehidrasi pd wkt medium membeku Mekanisme kethnan sel = Aw rendah Pembekuan Kematian sel (kerusakan sub lethal) /Sub lethal injury Tergantung pd kethnan m.o : - Spesies m.o suhu lethal (-2 sp -20°) Mis; bakt gram + bentuk bulat > tahan panas drpd gram – bent batang -Komposisi medium pembekuan putih telur,sukrose, sirup, gliserol & ekstrak daging Dpt melindungi sel thd pembekuan Asam dpt me↓ viabilitas sel 1. Jelaskan perbedaan mikrobia halofilik dengan halodurik dan mikrobia osmofilik dengan osmodurik! 2. Jelaskan peran pengeringan dalam mengendalikan mikroorganisme pangan! 3. Bagaimanakan mekanisme pertahanan mikroorganisme pada aW rendah hingga mikroorganisme tersebut mati? 4. Bagaimanakah aktivitas mikroorganisme pada suhu rendah? 5. Mengapa pada suhu beku mikrobia bisa mati? Jelaskan mekanismenya! F. Garam • NaCl melindungi m.o (S. Aureus) • Ca2 & Mg2+menurunkan ketahanan panas dr sel H. Karbohidrat • pd medium pemanasketahanan m.o menjadi meningkat • Glukosamelindungi sel Pseudomonas & E. coli • Sukrosa, glu, fruk,gliserolmeningkatkan kthnan panas I. pH • pH pertmbhn optimumkethnan meningkat • Penurunan pH dg as. Asetat & as. Laktat kthnan pns menurun J. Protein • dlm medium pemanas melindungi m.o K. Senyawa Antimikroba * dlm medium pemanasmenurunkan kethnan panas * exampleNitrit, SO2 & antibiotik L. Suhu & waktu pemanasan * Lebih berperan suhu drpd waktu * Misal : u membunuh 6,0 x 1010 spora C. botulinum dibutuhkan : - 360 mnt 100oC 5 mnt 1200C
