Mikrobiologi SusuIPTEK Pengolahan Susu

Mikroorganisme

Berukuran kecil, tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat dilihat dengan mikroskop

organisme bersel tunggal

Mikroorganisme

Bakteri

Gram negatif

Gram positif

Jamur

Yeast

Mikroorganisme pada Susu

•fermentasi•probiotik

Menguntungk

an

•spoilage•patogen

Merugikan

Komposisi Kimia Sel Mikroorganisme96% berat kering sel

mengandung C, H, O, N, S, PMemerlukan unsur mikro seperti

K, Ca, Mg, Cl, Fe, Mn, Co, Cu, dan Mo

MikroorganismeMemerlukan nutrisi untuk,pertumbuhansintesis komponen sel & energi

Sumber energi untuk Mikroorganisme

utama : karbohidrat & protein → atp

bbrp faktor pertumbuhan

MikroorganismeMempunyai berbagai enzim

Senyawa lebih sederhana

Perubahan sifat makananwarnarasabautekstur

Diinginkan vs Tidak diinginkan

Mikroorganisme dalam susu :

1. Bakteri Asam Laktat• Bakteri yang hampir selalu ada adalah bakteri

penghasil asam susu,

• bakteri ini kebanyakan dari famili Lactobacteriae, terutama spreptococcus lactis.

• Selain itu terdapat bakteri jenis Lactobalicillus lactis yang juga menghasilkan asam susu

Mikroorganisme dalam susu :

2. Bakteri termofilik • Kelompok bakteri termofilik dapat dibagi

menjadi tipe bakteri pembentuk dan bukan pembentuk spora. Kelompok bacillus adalah bentuk thermofilik yang paling umum dalam susu.

SouringPerubahan laktosa menjadi asam laktat hasil aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme, terutama bakteri asam laktat

Souring dan GassinesTerbentuknya gas, asam laktat dan asam-asam lain yang menggumpalkan susu serta senyawa-senyawa lain yang menimbulkan bau yang tidak didinginkan.

Pengaruh mikroorganisme

ProteolisisPemecahan kasein oleh mikroorganisme yang mengakibatkan bau yang tidak diinginkan

RopynesPelekatan zat seperti gum, bentuk menyerupai benang panjang. Penyebab : bakteri Alcaligenes vicosus

PigmentasiTerbentuknya warna seperti biru, merah, kuning dan hijau

Pengaruh mikroorganisme

Mikroorganisme pada Bahan Pangan

Faktor IntrinsikKomposisi nutrisipHKetersediaan air (air bebas/aw)Potensi reduksi-oksidasi

◦Perubahan karena pemasakanStruktur fisik bahan panganKetersediaan senyawa

antimikroorganisme/ pengawet

Komposisi dan pH

pembusukanproteolisis dan pemecahan protein secara anaerob, menghasilkan bau busuk yang disebabkan karena senyawa amina

pH dalam bahan pangan mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme

Aktivitas Airsecara umum, aw (aktivitas air) rendah

dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme

aktivitas air dapat diturunkan dengan:◦ Pengeringan◦ penambahan garam atau gula

Osmophilic microorganism◦ lebih memilih tekanan osmotik yang tinggi

Xerophilic microorganism◦ lebih suka aktivitas air rendah

Struktur Fisik Bahan Panganpenggilingan dan pencampuran

dapat meningkatkan luas permukaan dan mendistribusikan mikroorganisme◦mendorong pertumbuhan

mikroorganismekulit luar sayuran dan buah-

buahan dapat memperlambat pertumbuhan mikroorganisme

Senyawa Antimikroorganisme

kumarin - buah-buahan dan sayuran

lisozim - susu sapi dan teluraldehydic dan senyawa fenolik -

bumbu dan rempah-rempahallicin - bawang putihpolifenol - teh hitam dan hijau

Faktor EkstrinsikSuhu

◦suhu rendah mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme

kelembaban relatif (Rh)◦Rh tinggi mendorong pertumbuhan

mikroorganismeAtmosfer

◦oksigen mendorong pertumbuhan bakteri aerob◦modified atmosphere packaging (MAP)◦penggunaan shrink wrap dan teknologi vakum

untuk makanan dalam kemasan atmosfer terkontrol

Peran Mikroorganisme yang Tidak Dikehendaki pada Susu

Spoilage dan Patogen

Kerusakan bahan panganAktivitas mikroorganisme, melalui 2 cara :1. Sel hidup

pertumbuhan dan metabolisme aktif komponen bahan pangan terkontaminasi oleh sel hidup

2. Enzimsel 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 SusuSumber 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 mikroorganisme penyebab kerusakanBahan 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 MikrobiologisKerusakan mikrobiologis bahan

pangan dapat dideteksi (diamati secara langsung) apabila mikroorganisme mencapai jumlah yang tinggi

Bakteri dan khamir 107 sel per gram (per ml atau per cm2)

Kisaran 106 – 107 (tergantung tipe mikroorganisme dan kondisi/jenis kerusakan)

Deteksi Kerusakan Mikrobiologis

Kerusakan yang berhubungan dengan H2S, bbrp amina dan pembentukan H2O2terjadi pada jumlah mikroorganisme yang lebih rendah (< 107)

Pembentukan asam laktat terjadi pada jumlah mikroorganisme yang lebih tinggi

Slime formation : akumulasi sel mikroorganisme (≥ 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, H2Olactate, acetate, formate,

succinate, butyrate, isobutyrate, isovalerate

ethanol, propanol, butanol, isobutanol

diacetyl, acetoin, butanedioldextran, levans

Hasil Akhir Metabolisme Mikroorganisme

Protein dan senyawa NPN :CO2 , H2, NH3 , H2Samines, ketoacids, mercaptans,organic disulfidesputrescine, cadaverine,skatole

Hasil Akhir Metabolisme Mikroorganisme

Lipida :Fatty acids, glycerolHydroperoxidesCarbonyl compounds (aldehydes &

ketones)Nitrogenous bases

Pertumbuhan mikroorganisme dan Food Spoilage

Food Spoilage◦hasil dari pertumbuhan

mikroorganisme 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 SpoilageKerugian ekonomisTidak dapat dikonsumsiBbrp parameter kerusakan perubahan warna, bau, teksturpembentukan 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 DiseasesFood borne diseases yang

disebabkan karena mikroorganisme, memiliki 2 tipe utama yaitu:◦food-borne infections◦food intoxications

Food Infection vs. Food Intoxication

Food infectionSel 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 PatogenAeromonas

hydrophilaBacillus cereusCampylobacter

jejuniClostridium

botulinumClostridium

perfringensEscherichia coli

Listeria monocytogenes

SalmonellaShigellaStaphylococcus

aureus pathogenic Vibrio

spp. Yersinia

enterocolitica

http://vm.cfsan.fda.gov/~comm/ift-over.html

Foodborne Diseases vs OutbreakFoodborne diseases

penyakit yang dialami oleh seseorang akibat mengkonsumsi makanan terkontaminasi patogen

OutbreakSekelompok 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 kematianResiko penularan pada keluarga

yang lain

Mengontrol pertumbuhan Mikroorganisme

Mengurangi Jumlah Mikroorganisme pada Bahan Pangan Cair

Menggunakan prinsip filtrasiBiasa digunakan untuk air,

susu, beer, wine, juices, soft drinks, dll

Penyimpanan suhu rendahPenyimpanan pada suhu 5°C

dapat menghambat tetapi tidak menghentikan pertumbuhan mikroorganisme◦psychrophiles dan psychrotrophs

masih dapat menyebabkan pembusukan

◦pertumbuhan pada suhu di bawah -10 ° C telah diamati dapat menghambat kerusakan bahan pangan

Pengolahan Suhu Tinggipengalenganpasteurisasi

Pengalenganmakanan dipanaskan

dalam wadah khusus (retort) pada suhu 115°C selama 25 sampai 100 menit

Dapat membunuh mikroorganisme pembusuk, tetapi belum tentu semua mikroorganisme 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

PasteurisasiMembunuh 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 BiopreservationsMetabolit yang dihasilkan oleh

mikroorganisme dan bersifat sebagai antimikroorganisme, seperti:organic acidsBacteriocinsNicinsPediocinsH2O2

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 probiotikMenurunkan jumlah patogen dan

bakteri membahayakan produksi komponen antibakteri kompetisi zat nutrisi kompetisi daerah kolonisasi

Karakteristik probiotikmemiliki aktivitas antimikroorganismeresisten terhadap seleksi sistem

saluran pencernaan (asam lambung, cairan empedu, getah pankreas)

memiliki aktivitas antikarsinogenikmampu berkoloni dalam saluran

pencernaan (bersimbiosis dengan flora usus)

mampu meningkatkan kemampuan penyerapan usus

Syarat probiotikFlora normal usus non patogenikDapat 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 antimikroorganisme spesifik pada bakteri yang membahayakan

Mudah diproduksi, viabillitas tinggi selama penyimpanan

Contoh Makanan Fermentasi Berbasis Susu

TERIMA KASIHIPTEK Pengolahan Susu