MIKROORGANISME DALAM INDUSTRY MAKANAN
A. What Is Mikroorganisme
Mikroorganisme atau oragnisme mikroskopik merupakan organisme hidup yang berukuran sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop atau lup. Mikroorganisme seringkali bersel satu (uniselluler) maupun bersel banyak (multiseluller). Namun beberapa Protista bersel tunggal masih dapat dilihat oleh mata telanjang dan beberapa spesies multisel tidak dapat dilihat oleh mata telanjang. Dan virus juga dimasukkan ke dalam mikroorganisme meskipun tidak bersifat seluler.
Ilmu yang mempelajari tentang mikroorganisme dinamakan mikrobiologi
Dunia mikroorganisme terdiri dari lima kelompok organime : bakteri, protozoa, virus, serta algae dan cendawan mikroskopis. Mikroorganisme banyak memebrikan manfaat dalam kehidupan sehari-hari seperti dalam pembuatan anggur, keju yougurt, produksi penisilin, serta proses-proses yang berkaitan dengan pengolahan.
Sejarah penemuan mikroorganisme parallel dengan penemuan mikroskop, tercatat ilmuan yang pertama kali menemukan mikroskop adalah :
1. Athanasius kircher seitar tahun 1658 ( Ray : 4). Dengan mikroskopnya ia dapat melihat beberapa kehidupan kecil dalam daging dan susu. Tapi karena kekuatan lensa dari mikroskop yang dimiliki sangat kecil oleh sebab itu belum dapat digunakan untuk melihat bakteri.
2. Robert Hooke pada tahun 1664. Pada tahun 1664 robert hooke mendiskripsikan bentuk struktur dari kapang. Tapi orang yang pertama kali melihat bakteri adalah Anton van leeuwenhoek ia mengamati bakteri di dalam air liur dengan menggunakan mikroskop dengan kekuatan hamper 300 kali pembesaran. Dan penelitian tentang mikroorganisme terus berkembang sampai ditemukannya mikroskop electron pada tahun 1940an.
Tentang asal usul mikroorganisme ada dua teori tentang ini yaitu teori spontanitas atau abiogenesis dan biogenesis. Teori abiogenesis adalah suatu paham yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati. Pemuka paham ini yaitu Aristoteles. Paham in bertahan dari zaman yunani kuno sampai pertengahan abad ke 17. Adapun teori biogenesis adalah paham yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup. Diantara ilmuan yang pernah melakukan percobaan untuk membuktikan teori ini yaitu diantaranya adalah Francesco Redi (Italia,1626-1697), ia menggunakan toples yang diisi daging dan mendapat perlakuan berbeda. Selain itu ada Lazzaro Spallanzani (Italia,1729-1799) dan Louis Pasteur (Perancis, 1822-1895) ia adalah ilmuan yang terkenal dengan semboyannya “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo”. Adapun selain kedua teori diatas adalagi teori lain yang dikembangkan oleh para ilmuan diantaranya teori kreasi Khas yang menyatakan bahwa kehidupan diciptakan dari zat supranatural (gaib) pada saat istimewa, teori kosmozoan yang menyatakan bahwa kehidupan yang ada diplanet berasal dari mana saja, teori evolusi biokimia yang menyatakan bahwa kehidupan itu muncul berdasarkan hokum fisika, kimia dan biologi dan teori keadaan mantap yang menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal usul.
Mikroorganisme ada yang bermanfaat bagi kehidupan namun ada pula yang menimbulkan penyakit. Mikroorganisme sangat bermanfaat dalam bidang kesehatan, pertanian, dan dapat pula berperan dalam proses fermentasi makanan. Dan diantara penyakit yang dapat ditimbulkannya seperti antrax, kolera, dan tuberculosis yang disebabkan oleh bakteri.
B. Importance Of Microorganism In Food
Peran mikroorganisme dalam makanan dapat menjadi sesuatu yg diinginkan (makanan dengan bioproses) dan sesuatu yg tdk diinginkan (penyakit dlm mknan dan kecacatan makanan)
1. Foodborne Disease
Sumber penyakit dlm mknan disebabkan oleh mikroorganisme pathogen yg dpt mengontaminasi mknan saat dlm brbagai proses penanganannya dari produksi hingga konsumsi. Sumber penyakit ini dapat menyebabkan kehilangan scra ekonomi yg besar selain mengakibatkan hal yg fatal. Kemungkinan trjadinya sumber penyakit lbh bsar dlm mknan yg brasal dari hewan dr pd yg brasal dr tumbuhan. Perjangkitan penyakit semakin meningkat dgn adanya peningkatan produksi makanan, berkembangnya teknologi dalam proses dan penyimpanan makanan, perubahan pole konsumsi makanan, dan peningkatan impor makanan dari luar negeri, begitu jg penemuan pathogen baru. Namun, perkembangan teknologi maupun metode telah dikembangkan untuk mencegah adanya sumber penyakit dalam makanan.
2. Food Spoilage
Pada dsr nya semua makanan mengandung mikroorganisme (kecuali makanan steril). Kecacatan dalam makanan dapat terjadi karena perkembangan mikroorganisme dlm mkanan atau karena aksi dari enzim. Adanya kecacatan (kerusakan) dalam makanan dapat menyebabkan kehilangan yg besar dalam ekonomi dan makanan yg terbuang. Konsep2 baru telah dipelajari untuk mngurangi kontaminasi serta perkembangan mikroba yg merusak makanan.
3. Food biopreservation
beberapa mikroorganisme dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai makanan fermentasi, baik yg brasal dr hewan maupun tumbuhan. Pengembangan strain-strain yang baru dan lebih baik sedang dikembangkan dengan menggunakan teknik genetika. Enzim mikroba juda digunakan untuk menghasilkan makanan serta bahan tambahan makanan. Teknik rekombinan genetic digunakan untuk menghasilkan enzim yang lebih baik dan sumber2 baru lain. berbagai bahan tambahan makan yg berasal dari mikroba telah berkembang dan digunakan dalam mkanan
4. Probiotik
Probiotik berasal dari bakteri yang memiliki manfaat dalam kesehatan. Makanan ini mengandung sel hidup dari bakteri. Sel ini yang dapat memberikan manfaat bagi kesehatan sebagai probiotik
5. Pengawet Makanan
Bahan antimikroba dalam mikroorganisme dapat digunakan dalam pengawetan makanan. Anti mikroba ini dapat mengontrol mikroorganisme pathogen dan kerusakan makanan karena mikroorganisme
C. How Microorganism Growth
Pertumbuhan mikroorganisme dapat ditinjau dari dua sudut, yaitu : pertumbuhan individu dan pertumbuhan koloni atau pertumbuhan populasi. Pertumbuhan individu diartikan sebagai bertambahnya ukuran tubuh, sedangkan pertumbuhan populasi diartikan sebagai bertambahnya kuantitas individu dalam suatu populasi atau bertambahnya ukuran koloni.
1. Phase of organisme Growth
Ada 4 fase kurva pertumbuhan mikroorganisme, yaitu :
1) Fase lag
Jika mikroba dipindahkan ke dalam suatu medium, mula-mula akan mengalami fase adaptasi untuk menyesuaikan dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Lamanya fase adaptasi ini dipengaruhi oleh beberapa factor, diantaranya:
a) Medium dan lingkungan pertumbuhan
Jika medium dan lingkungan pertumbuhan sama seperti medium dan lingkungan sebelumnya, mungkin tidak diperlukan waktu adaptasi. Tetapi jika nutrient yang tersedia dan kondisi lingkungan yang baru berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian untuk mensintesa enzim-enzim.
b) Jumlah inokulum
Jumlah awal sel yang semakin tinggi akan mempercepat fase adaptasi. Fase adaptasi mungkin berjalan lambat karena beberapa sebab, misalnya: (1) kultur dipindahkan dari medium yang kaya nutrien ke medium yang kandungan nuriennya terbatas, (2) mutan yang baru dipindahkan dari fase statis ke medium baru dengan komposisi sama seperti sebelumnya.
2) Fase log
Pada fase ini mikroba membelah dengan cepat dan konstan mengikuti kurva logaritmik. Pada fase ini kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan kandungan nutrient, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara. Pada fase ini mikroba membutuhkan energi lebih banyak dari pada faselainnya. Pada fase ini kultur paling sensitif terhadap keadaan lingkungan. Akhir fase log, kecepatan pertumbuhan populasi menurun dikarenakan :
a) Nutrien di dalam medium sudah berkurang.
b) Adanya hasil metabolisme yang mungkin beracun atau dapat menghambat pertumbuhan mikroba.
3) Fase stationer
Pada fase ini jumlah populasi sel tetap karena jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati. Ukuran sel pada fase ini menjadi lebih kecil karena sel tetap membelah meskipun zat-zat nutrisi sudah habis. Karena kekurangan zat nutrisi, sel kemungkinan mempunyai komposisi yang berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritmik. Pada fase ini sel-sel lebih tahan terhadap keadaan ekstrim seperti panas, dingin, radiasi, dan bahan-bahan kimia.
4) Fase kematian
Pada fase ini sebagian populasi mikroba mulai mengalamikematian karena beberapa sebab yaitu:
a) Nutrien di dalam medium sudah habis.
b) Energi cadangan di dalam sel habis.
Kecepatan kematian bergantung pada kondisi nutrien, lingkungan, dan jenis mikroba.
2. Factors influencing microbial growth in food
Faktor pertumbuhan adalah senyawa organic yang dibutuhkan oleh sel untuk mensintesis. Faktor pertumbuhan ada 3 kelompok utama yaitu :
a. asam amino dibutuhkan untuk sintesis protein
b. Purin dan pirimidin dibutuhkan untuk mensintesis asam nukleat
c. Vitamin-enzim berfungsi sebagai kofaktor.
Setiap mikroorganisme mempunyai respons yang berbeda terhadap faktorlingkungan (suhu, pH, O, salinitas, dsb.)
Suhu, tinggi rendahnya suhu mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme.Bakteri dapat tumbuh dalam rentang suhu minus 50C sampai 800C, tetapi bagaimanapun juga setiap species empunyai rentang suhu yang pendek yang ditentukan oleh sensitifitas sistem enzimnya terhadap panas. Bakteri dapat dikelompokkan berdasarkan pada kisaran suhu pertumbuhannya, yaitu :
1. Psikrofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 0 0C sampai 20 0C. Suhu optimumnya sekitar 150C. Karakteristik istimewa dari semua bakteri psikrofil adalah akan tumbuh pada suhu 0 – 5 0C.
2. Mesofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 20 0C sampai 450C. karakteristik istimewa dari semua bakteri mesofil adalah kemampuannya untuk tumbuh pada suhu tubuh (370C) dan tidak dapat tumbuh pada suhu di atas 45 0C. Bakteri mesofil dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:
a. Yang mempunyai suhu pertumbuhan optimum 20 – 300C, termasuk tumbuhan saprofit.
b. Yang mempunyai suhu pertumbuhan optimum 35 – 400C, termasuk organisme yang tumbuh baik pada tubuh inang berdarah panas.
3. Termofil adalah bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 35 0C atau lebih. Bakteri termofil dapat dibedakan menjadi dua kelompok :
a. Fakultatif termofil adalah organisme yang dapat tumbuh pada suhu 37 0C, dengan suhu pertumbuhan optimum 45 – 60 0C.
b. Obligat termofil adalah organisme yang dapat tumbuh pada suhu di atas suhu 50 0C, dengan suhu pertumbuhan optimum di atas 60 0C.
Perubahan suhu dapat mempengaruhi :
1. Pertumbuhan : miskin, banyak, atau mati
2. Perubahan karakteristik : pembentukan pigmen, misalnya Serratia marcescens, pada suhu kamar merah, suhu lebih tinggi atau rendah dari suhu kamar, pigmen merah hilang. Produksi selulosa Acetobacter xylinum pada suhu lebih tinggi dari suhu kamar akan menurun.
Derajat keasaman (pH), pengaruh pH terhadap pertumbuhan tidak kalah pentingnya dari pengaruh temperatur. Ada pH minimum, pH optimum, dan pH maksimum. Rentang pH bagi pertumbuhan bakteri antara 4 – 9 dengan pH optimum 6,5 – 7,5. Jamur lebih menyukai pH asam, rentang pH pertumbuhan jamur dari 1 – 9 dan pH optimumnya 4 – 6. Selama pertumbuhan pH dapat berubah, naik atau turun, bergantung kepada komposisi medium yang diuraikan. Bila ingin pH konstan selama pertumbuhan harus diberikan larutan penyangga atau buffer yang sesuai dengan media dan jenis mikroorganisme.
Kebutuhan oksigen, oksigen tidak mutlak diperlukan mikroorganisme karena ada juga kelompok yang tidak memerlukan oksigen bahkan oksigen merupakan racun bagi pertumbuhan. Mikroorganisme terbagi atas empat kelompok berdasarkan kebutuhan akan organisme, yaitu mikroorganisme aerob yang memerlukan oksigen sebagai akseptor elektron dalam proses respirasi. Mikroorganisme anaerob adalah mikroorganisme yang tidak memerlukan O2 karena oksigen akan membentuk H2O2 yang bersifat toksik dan meyebabkan kematian. Mikroorganisme anaerob tidak memiliki enzim katalase yang dapat menguraikan H2O2 menjadi air dan oksigen. Mikroorganisme fakultatif anaerob adalah mikroorganisme yang tetap tumbuh dalam lingkungan kelompok fakultatif anaerob. Mikroorganisme mikroaerofilik adalah mikroorganisme yang memerlukan oksigen dalam jumlah terbatas karena jumlah oksigen yang berlebih akan menghambat kerja enzim oksidatif dan menimbulkan kematian.
Salinitas, berdasarkan kebutuhan garam (NaCl) mikroorganisme dapat dikelompokkan menjadi :
1. Non halofil
2. Halotoleran
3. Halofil (NaCl 10-15%)
4. Halofil ekstrim
(Diedit)
