Mikrobiologi Susu IPTEK Pengolahan Susu Mikroorganisme Gram negatif

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, ü pertumbuhan ü sintesis komponen sel & energi Sumber energi untuk Mikroorganisme ü utama : karbohidrat & protein → atp ü bbrp faktor pertumbuhan

Mikroorganisme Mempunyai berbagai enzim Senyawa lebih sederhana Perubahan sifat makanan üwarna ürasa übau ütekstur 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 Ø 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 ü Mikroorgansime proteolitik ü Punya sistem enzim kompleks ü Hasil pemecahan protein → asam amino (dipakai sumber energi oleh sel ü 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 KH & Protein �Pemecahan lemak Ø tidak diinginkan : tengik mentega → tengik → asam butirat Ø 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 asam 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 �p. H �Ketersediaan air (air bebas/aw) �Potensi reduksi-oksidasi ◦ Perubahan karena pemasakan �Struktur fisik bahan pangan �Ketersediaan senyawa antimikroba/ pengawet

Komposisi dan p. H �pembusukan proteolisis dan pemecahan protein secara anaerob, menghasilkan bau busuk yang disebabkan karena senyawa amina �p. H 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 buahan 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 Mikroorganism e 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 ü enzim ekstraseluler dan intraseluler bereaksi dengan komponen bahan pangan ü mengubah sifat fungsional bahan pangan ü 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 dari Mikroorganisme patogen sebagian bersumber sapi yang sakit

Tipe mikroba penyebab kerusakan �Bahan pangan mentah dan olahan secara normal mengandung bbrp tipe ◦ Kapang dapat bekembang/tumbuh ◦ Khamir dapat menyebabkan ◦ Bakteri 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 cm 2) 6 7 �Kisaran 10 – 10 (tergantung tipe mikroba dan kondisi/jenis kerusakan)

Deteksi Kerusakan Mikrobiologis �Kerusakan yang berhubungan dengan H 2 S, bbrp amina dan pembentukan H 2 O 2 terjadi pada jumlah mikroba yang lebih rendah (< 107) �Pembentukan asam laktat terjadi pada jumlah mikroba yang lebih tinggi �Slime formation : akumulasi sel 8 mikroba (≥ 10 sel/g atau per ml atau per cm 2 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 (p. H, Aw, OR 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 : CO 2 , H 2 O lactate, acetate, formate, succinate, butyrate, isovalerate ethanol, propanol, butanol, isobutanol diacetyl, acetoin, butanediol dextran, levans

Hasil Akhir Metabolisme Mikroorganisme Protein dan senyawa NPN : CO 2 , H 2, NH 3 , H 2 S 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 ü perubahan warna, bau, tekstur ü pembentukan lendir ü akumulasi gas ü 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

q Food Bioprocessing Makanan fermentasi ü Starter kultur ü Novel & better strains (genetic engineering techniques) ü enzim dari mikroorganisme ü antibiotik dari mikroorganisme, vitamin, asam amino, dll. ü

q Food Biopreservations ü Metabolit yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan bersifat sebagai antimikroba, seperti: üorganic acids üBacteriocins üNicins üPediocins ü H 2 O 2

q Probiotics Konsumsi makanan yang mengandung sel hidup ü menjaga keseimbangan mikroflora alami usus (saluran pencernaan) ü Bakteri gram +, gram -, khamir, fungi ü Umumnya Bakteri Asam Laktat (produk makanan dan minuman) ü

Manfaat probiotik �Menurunkan jumlah patogen dan bakteri membahayakan ü produksi komponen antibakteri ü kompetisi zat nutrisi ü kompetisi daerah kolonisasi

Karakteristik probiotik ü memiliki aktivitas antimikroba ü resisten terhadap seleksi sistem saluran pencernaan (asam lambung, cairan empedu, getah pankreas) ü memiliki aktivitas antikarsinogenik ü mampu berkoloni dalam saluran pencernaan (bersimbiosis dengan flora usus) ü 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 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