BAB II. KELOMPOK MIKROBIA DAN SUMBERNYA PADA BAHAN PANGAN Sumber bahan pangan manusia dapat berupa pangan nabati maupun hewani. Pangan nabati dapat berupa makanan pokok (beras, jagung, gandum), sayur-sayuran (bayam, kobis, sawi), buah-buahan (jeruk, pepaya, rambutan), sedangan pangan hewani dapat berupa lauk pauk seperti telur, daging, dan ikan. Pangan nabati dapat dipasok dari hasil tananaman pangan dan perkebunan, sedangan pangan hewani disuplai dari hasil peternakan dan perikanan. Sumber pangan tersebut diketahui mengandung zat gizi yang diperlukan bagi tubuh manusia sebagi sumber energi, karbon, vitamin, mineral, dan nitrogen. Karena kandungan zat gizi tersebut dan kadar airnya yang cukup tinggi, pangan pangan tersebut mudah
mengalami
kerusakan
(kemunduran
mutu),
bahkan
dapat
menyebabkan penyakit. Oleh karena itu, diperlukan pemahaman yang baik terjadinya asosiasi antara bahan pangan dengan mikrobia. Kelompok mikrobia yang banyak berkaitan dengan bahan pangan ialah bakteri, kapang, dan yeast/khamir. A. Kelompok Mikrobia Pangan 1. Bakteri Tabel 2. 2. Beberapa kelompok dan pentingnya bakteri pada bahan pangan No. 1. 2. 3. 4. 5.
6. 7.
Kelompok Bakteri Asam Laktat
Contoh: Genus/spesies Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus thermophilus Bakteri Asam Asetat Acetobacter aceti, Acetobacter xylinum Bakteri Asam Propionat Propionibacterium freudenreichii Bakteri Asam Butirat Clostridium spp. (C. butyricum) Bakteri Proteolitik (Proteinase Micrococcus, Staphylococcus, Bacillus, ekstraseluler) Clostridium, Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Brevibacterium, Enterobacteriaceae Bakteri Lipolitik (Lipase Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas, ekstraseluler) Alteromonas, Flavobacterium, Bakteri Sakarolitik Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Aeromonas,
3
8. 9.
10. 11. 12. 13. 14.
15. 16. 17. 18. 19.
Enterobacter Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Streptococcus, Pediococcus Bakteri Psikotrofik (≤5o C) Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Listeria, Yersinia, Serratia, Lactobacillus, Leuconostoc, Bakteri Termodurik (tahan Micrococcus, Enterococcus, Bacillus, suhu pasteurisasi) Clostridium, Lactobacillus, Pediococcus Bakteri Halotoleran ≥( 10% Micrococcus, Bacillus, Pediococcus, garam) Staphylococcus,Vibrio, Corynebacterium Bakteri Asidurik (< pH 4) Lactobacillus, Lactococcus, Pediococcus, Streptococcus, Enterococcus Bakteri Osmofilik Lactobacillus, Lactobacillus, Staphylococcus Bakteri Pembentuk Gas (CO 2 , Leuconostoc, Lactobacillus, Propionibacterium, H2, H 2 S) Eschiricia, Enterobacter, Clostridium, Desulfotomaculum Bakteri Penghasil lendir/ slime Xantomonas, Alcaligenes, Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Enterobacter Bakteri Pembentuk spora Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum Coliform Eschericia, Citrobacter, Klebsiela, Enterobacter Coliform Fecal Eschericia coli Patogen enterik Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia, Vibrio, Listeria, Eschericia Bakteri Termofilik (> 50o C)
1. Kapang (Fungi) Baik kapang (mold) maupun khamir (yeast) digolongkan dalam keluarga fungi. Adanya kapang pada makanan dapat dikenali dengan adanya rambut-rambut lebat seperti kapas yang menempela pada makanan. Sedangkan khamir biasanya tidak dapat dilihat keberadaannyadengan mata telanjang. Jadi memerlukan mikroskop untuk mengidentifikasinya. Adanya kapang ditandai dengan adanya masa rambut kapang yang lebat yang disebut miselium. Individu rambut yang memerlukan percabangan terpisah atau berupa filament yang menyusun masa benang-benang lebat tersebut disebut hyphae. Kapang juga melakukan reproduksi secara asexual memiliki kantong spora yang disebut sporangiosphores. Kantong spora tersebut terdiri dari spora-spora yang bertanggung jawab terhadap warna kapang. Jadi warna kapang yang hitam atau 4
kuning bukan disebabkan oleh warna miseliumnya tetapi oleh warna sporanya. Disamping melakukan pembiakan secara aseksual kapang juga mampu melakukan reproduksi secara aseksual yaitu melalui pembentukan askospora atau zyospora. Seperti halnya dengan bakteri kapang memerlukan fsktor-faktor intrinsic untuk pertumbuhannya. Pada umumnya kapang memerlukan air yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan bakteri dan khamir, kapang termasuk kelompok mikromesofilik yaitu tumbuh optimal pada kisaran suhu antara 25oC sampai 30oC. kapang hidup secara aerobic dan dapat tumbuh pada substrat dengan kisaran pH dari 2,0 sampai 8,5, meskipun pada kenyataannya kapang lebih suka pada kondisi asam. Beberapa zat kimia bersifat mikostatik yang berfungsi sebagai penghambat pertumbuhan, contohnya adalah asam sorbet, propionate atau penisilin. Sedangkan zat-zat kimia yang berfungsi membunuh kapang disebut fungisida. Pada awal pertumbuhan kapang laju pertumbuhannya lambat sekali, karena biasanya ditekan oleh pertumbuhan bakteri dan khamir. Tetapi, sekali sudah stabil, laju pertumbuhannya dapat luar biasa cepatnya. Beberapa jenis kapang memberikan manfaat dalam proses pengolahan oncom, tape, sake, serta produksi obat pinisilin. Sebaliknya jenis lain menghasilkan mikotoksin, misalnya aflatoksin, yang sangat berbahaya. Aflatoksin adalah racun yang diproduksi oleh Aspergillus flavus atau A. paraciticus yang banyak tumbuh pada substrat kacang tanah dan jamu. Disamping aflatoksin beberapa jenis mikotoksin lain yang juga berbahaya jika terdapat pada makanan adalah patulin. Yang terdapat pada sari apel dan vomitoksin yang terdapat pada jagung. Manusia yang banyak mengkomsumsi racun kapang dapat menderita penyakit mikotoksikosis. Genus jamur yang sering berasosiasi dengan bahan pangan ialah:
5
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Alternama Aspergillus Botrytis Caphalosporium Clodosporium Fusarium Geothricum Gleosporium Helminthosporium Monillia Mucor Penicillium Rhizopus Sporotrichum Thamnidium Thichothec
Produk olahan buah-buahan yang diproses menggunakan pemanasan masih sering mengalami kerusakan yang disebabkan oleh pertumbuhan kapang yang tahan panas, terutama dari jenis Byssochamys. Spsies tertentu dari kapang tersebut mempunyai askospora dan sklerotia vegetatif yang tahan terhadap suhu pemanasan yang tinggi yang sering digunakan dalampengolahan makanan, misalnya 100 0C atau kurang. Kerusakan yang terjadi pada buah-buahan kaleng sering menyebabkan pelunakan tekstur buah-buahan karena aktivitas enzim hidrolik kapang, sedangkan kerusakan yang terjadi pada sari buah-buahan dapat menyebakan perubahan citarasa dan penampakan karena terjadinya pertumbuhan miselium. Beberapa galus Byssochlamys juga memproduksi mikotoksin, yaitu asam bissokhlamat dan patulin. Byssochlamys merupakan salah satu kapang tahan panas yang sering menimbulkan kerusakan makanan karena askosporanya sangat tahan panas dan banyak tersebar di alam. Proses pengolahan buah-buahan menggunakan suhu yang lebih tinggi untuk membunuh askospora kapang tersebut dapat menyebabkan
3
penurunan mutu produk olahan. Beberapa kapang lainnya yang tahan panas dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Beberapa kapang tahan panas yang diisolasi dari makanan Spesies kapang Bussochlamys fulva Penicillium Penicillium brefeldianum Penicillium vermiculatum Humicola fuscoatra Phialophora sp. Aspergillus malignus Aspergillus fisheri var. glaber
Struktur Askospora Askospora Sklerotia Askospora Kleistothesia Askospora Kleistothesia Khlamidospora Khlamidospora Askospora Askospora
2. Yeast atau Khamir Genus yeast yang umum ditemukan berasosiasi dengan bahan pangan ialah: Brectanomyces, Candida, Debaromyces, Manschula, Khodotosula, Sacaharomyces, Schizusacaharomyces, Torulopsis, Mycoderma Berbeda dengan kapang khamir biasanya bersel tunggal, berbentuk lonjong seperti buah lemon, dan melakukan proses reproduksi
dengan cara bertunas
(budding) atau pembelahan sel. Induk sel mengeluarkan tonjolan seperti pipa yang muncul dari dinding sel dan kemudian membentuk sel khamir yang baru, lengkap dengan seluruh informasi genetiknya. Cara itulah yang disebut reproduksi aseksual. Sebagian besar khamir melakukan reproduksi aseksual. Walaupun demikian beberapa diantaranya juga mampu melakukan reproduksi seksual dengan membentuk askospora. Faktor-faktor instrinsik bagi pertumbuhan khamir adalah sebagai berikut: (a) cukup suplai air, meskipun masih lebih mampu hidup dibanding bakteria dalam kondisi kekurangan air (b) suhu pertumbuhan optimal adalah 25oC sampai 30oC,(c) 4
kisaran pH yang lebih disenangi berkisar antara 4.0 sampai 4.5 dan (d) tumbuh baik secara aerobik, meskipun beberapa jenis yang fermentative dapat tumbuh secara anaerobic. Fermentasi makanan banyak memanfaatkan khamir contohnya dalam industri roti, bir, anggur, dan keju. Sebaliknya khamir mampu menyebabkan kerusakan pada makanan, contohnya adalah kerusakan pada sauerkraut. Di eropa sauerkraut banyak dikomsumsi bersama sosis, sirup, maple, madu, sari buah, jeli, anggur, dan bir.
3. Virus Virus termasuk entitas nonseluler, jadi bukan termasuk mikrobia. Meskipun demikian, bakteriofage (virus bakteri) yang penting di dalam bahan pangan diketahui tersebar luas di alam. Virus tersebut tersusun dari asam nukleat (DNA atau RNA) dan beberapa protein. Meskipun sulit mendeteksi virus pada bahan pangan, tetapi 2 virus yang berimplikasi pada berjangkitnya foodborne ialah hepatitis A dan Norwalk. Beberapa bakterifage digunakan dalam identifikasi baktei patogen (Salmonella spp, dan Staphylococcus aureus) berdasarkan sensitivitas sel terhadap seri bakteriofage pada pengenceran yang sesuai. Beberapa bakteriofage menjadi sangat penting diketahui karena dapat menyebabkan kegagalan fermentasi. Di antara bakteri asam laktat, bakteriofage dapat diisolasi dari beberapa spesies dari genus Lactococcus, Streptococcus, Leuconostoc, dan Lactobacillus, dan tidak ditemukan pada Pediococcus.
B. Sumber Utama Mikrobia pada Bahan Pangan Sumber utama mikrobia pada bahan pangan dapat dikelompokkan menjadi 8 sumber, yaitu;
5
1. Tanah dan air (Soil and Water). Dapat diasumsikan bahwa hampir semua mikrobia terdapat di dalam air. Pemanasan bumi oleh matahari akan menyebabkan sebagian tanah mengering, dan debu yang terbawa angin dan mengandung mikrobia menuju tempat lain baik di sungai, lautan, maupun daratan lainnya. Genus bakteri penyebab penyakit yang bersala dari tanah dan air, di antaranya ialah: Acinetobacter, Alcaligenes, Bacillus, Citrobacter, Clostridium, Enterobacter, Micrococcus, Pseudomonas, dan Streptomyces. Sedangkan kapang yang ditemukan di tanah ialah Aspergillus, Rhizopus, Penicillium, dan Fusarium. 2. Tanaman dan hasil tanaman (Plants and Plant product) Kebanyakan mikrobia yang terdapat pada tanah dan air juga ditemukan pada tanaman, karena bahan tersebut merupakan sumber utama mikrobia pada tanaman. Genus bakteri yang ditemukan misalnya Acetobacter, Erwinia, Lactobaillus, Listeria, dan Streptococcus. Genus Saccharomyces, merupakan yeast yang banyak ditemukan pada buah-buahan. 3. Piranti / Peralatan (Food utensils). Genus mikrobia ditemukan pada peralatan yang digunakan tergantung pada
jenis
bahan
pangan
yang
ditangani,
perawatan
peralatan,
dan
penyimpanannya. Peralatan yang dicuci dengan air panas akan berbeda jenis mikrobianya jika dibandingkan pada peralatan yang tidak dicuci atau dicuci denga air ‘mentah’.
4. Saluran pembuangan kotoran pada manusia dan hewan (Intestinal Tract of man and animal). Terdapat 7 genus bakteri yang lebih ditemikan pada sumber lingkungan ini daripada di air dan tanah, atu tempat lain, yakni Bacteriodes, Escherisia, Lactobaillus, Proteus, Salmonella, Shigella, Staphylococcus, dan Streptococcus. Genus Eschericia, merupakan mikrobia yang berasal dari habitat saluran intestinal manusia dan hewan. 6
5. Penanganan bahan Pangan (Food handlers) Beberapa genus bakteri berkaitan dengan tangan, lubang hidung, dan mulut. Genus tersebut ialah Micrococcus dan Staphylococcus, terutama Staphylococcus sering ditemukan di tangan, lubang hidung, mulut, dan baigian tubah lainnya. Salmonella, dan Shigelle dapat menumpuk pada bahan pangan dan peralatan oleh penangan pangan akibat praktek sanitasinya yang buruk. 6. Pakan hewan/ ternak (Animal feeds) Beberapa genus mikrobia dapat terdapat pada pakan ternak. Jenis mikrobianya tergantung dari sumber pakan, perlakuan terhadap sumeber pakan tersebut, dan kemasannya. Salmonella, salah satu genus yang harus diwaspadai pada pakan ternak ini.
7. Kulit jangat hewan (Animal hides) Dari jaringan kulit, beberapa mikrobia dapat mengontaminasi tangan pekerja, yang secara tidak lansung masuk ke dalam bahan pangan.
8. Udara dan debu (Air and dust) Bacillus dan Micrococcus spp. merupakan genus bakteri yang sering ditemukan pada udara dan debu, sedangkan kelompok yeast yang banyak ditemukan ialah Torulopsis. Sumber utama gastroenteritis
ialah
bakteri penyebab Staphylococcus,
food-poisoning dan sakit
Salmonella,
Clostridium,
dan
Campylobacter. Staphylococcus dapat berasal dari lubang hidung manusia dan hewan atau bagian tubauh lainnya, Salmonella berasal dari saluran intestinal manusia dan hewan, Clostridium berasal dari tanah, dan Campylobacter berasosiasi dengan hewan.
7
