PENGONTROLAN MIKROBA DALAM MAKANAN MIKROBIOLOGI MAKANAN PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Pengendalian pertumbuhan mikroba • Pengendalian pertumbuhan mikroba dalam makanan dapat dilakukan dengan Pengendalian terhadap akses Pengendalian dengan penghilangan secara fisik Panas Suhu rendah Reduksi Aw pH rendah dan asam organik Modified Atmosphere Radiasi Senyawa Antimikroba
KEBERSIHAN DAN SANITASI Tujuan sanitasi: Meminimalkan akses mikroba terhadap makanan dari berbagai sumber pada seluruh tahapan penanganan makanan Mereduksi jumlah mikroba sampai jumlah yang diperbolehkan Sanitasi yang baik memperpanjang waktu simpan Mereduksi insiden ”foodborne diseases”
Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan sanitasi 1. Desain pabrik Program sanitasi harus terintegrasi dalam desain pabrik pengolahan makanan maksimum proteksi terhadap kontaminasi mikroba Beberapa contoh: cahaya cukup, ventilasi udara baik, pemisahan antara area penyimpanan bahan, proses dan produk jadi, ruang yang cukup untuk bekerja dan bergerak, sistem pembuangan limbah dan saluran air yang baik, suplai air yang memadai, dll
Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan sanitasi 2.
Kualitas air, es, larutan garam dan aditif lainnya Kualitas air tidak hanya bebas patogen (spt air minum), tapi juga harus rendah (atau bebas) bakteri pembusuk Es pendingin makanan tidak boleh menyebabkan kontaminasi Larutan garam dan aditif lain (produk ham, bacon, dll) harus segar dan dibuat tiap hari lar “curing” yang disimpan lama reduksi nitrit reduksi umur simpan
3.
Kualitas udara Susu bubuk “spray drying” udara dg kualitas baik Instalasi masukan udara (udara kering dan minim debu) dan filtrasi udara reduksi mikroba kontaminan
Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan sanitasi 4.
Peralatan Peralatan proses harus mudah dibersihkan dan tidak memiliki “dead spot” tempat mikroba tumbuh dan berkembang Kebersihan alat sangat penting bagi produk yang kontak dengan alat setelah perlakuan panas dan sebelum pengepakan
5.
Pembersihan fasilitas proses Peningkatkan efisiensi pembersihan air detergen (kimia) dan penyemprotan dan aliran turbulen air (fisika) Detergen tidak boleh korosif, harus aman dan mudah dibilas, contoh: natrium lauril sulfat, alkil benzena sulfonat, alkil sulfonat Frekuensi pembersihan indikator: evaluasi produk
Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan sanitasi 6.
Sanitasi peralatan pemrosesan makanan Pembersihan yang efisien tidak menghilangkan seluruh patogen sanitasi setelah pembersihan Sanitasi: membunuh mikroba patogen dan mereduksi jumlah mikroba total Dilakukan dengan cara fisika (air, uap, dan udara panas, radiasi UV), atau cara kimia (lebih umum) Syarat senyawa sanitasi kimia: efektif untuk keperluan spesifik, tidak toksik, tidak korosif, tidak berpengaruh terhadap kualitas makanan, stabil dan murah. Faktor ~ efektifitas senyawa sanitasi kimia: waktu pendedahan, suhu, konsentrasi senyawa, pH, jumlah mikroba awal dan tipenya
Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan sanitasi Contoh senyawa sanitasi kimia: Senyawa klor • •
Iodofor • •
Kombinasi iodin dengan senyawa aktif permukaan relatif larut dalam air Efektif: bakteri, spora, virus, dan jamur
QAC (Quaternary Ammonium Compounds) • •
Contoh: hipoklorit, klorin dioksida, klor cair, dll Efektif: sel vegetatif bakteri, ragi dan kapang, spora dan virus
Memiliki sifat detergen sekaligus kemampuan germisidal (kons.rendah bakterisida, kons.tinggi bakteriostatik) Efektif bakteri gram positif
H2O2 •
Efektif: sel vegetatif, spora dan virus
PENGENDALIAN SECARA FISIK 1. Sentrifugasi Digunakan terhadap cairan seperti susu, jus buah dan sirup menghilangkan partikel tersuspensi (debu, leukosit, partikel makanan yg tidak diinginkan) Proses ini dapat turut menghilangkan spora, bakteri batang berukuran besar, ragi, dan kapang Pada putaran yang tinggi 90% populasi mikroba hilang Setelah sentrifugasi mikroba termodurik (spora bakteri) dalam makanan lebih sedikit memudahkan pasteurisasi
Pengendalian fisik (lanjutan…) 2. Filtrasi Digunakan terhadap cairan seperti minuman ringan, jus buah, bir, wine, dan air menghilangkan padatan dan mikroba cairan lebih jernih Jika pemanasan dihindari atau diberikan pada tingkat minimum mempertahankan citarasa alami produk dan nutrisi sensitif panas (vitamin C dalam jus) Filtrasi utk menghilangkan komponen besar diikuti ultrafiltrasi ukuran pori filter 0,45 – 0,7 m efektif menghilangkan ragi, kapang, spora dan sel bakteri Filtrasi udara menghilangkan debu dan mikroba dari udara yang digunakan untuk pengeringan produk makanan
Pengendalian fisik (lanjutan…) 3. Trimming/pemotongan Metode ini tidak menghilangkan mikroba scr menyeluruh Perlakuan trimming umum dilakukan terhadap: Buah-buahan dan sayuran yang menunjukan kerusakan dan kebusukan trimming pada daerah yang terkontaminasi Daun luar kubis sebelum produksi saurkraut reduksi mikroba dari tanah Pertumbuhan kapang pada permukaan keju keras, sosis, roti jika kapang menghasilkan toksin, trimming tidak menghilangkan toksin dari makanan yang tersisa Karkas menghilangkan abses dan daerah infeksi, pertumbuhan yang tidak normal
Pengendalian fisik (lanjutan…) 4. Pencucian makanan Tujuan pencucian buah-buahan, sayuran dan makanan:
Mereduksi suhu reduksi laju metabolisme dan pertumbuhan mikroba Menghilangkan mikroba yang terdapat dalam tanah Menghilangkan materi fekal dan kotoran pada telur
•
Pencucian karkas dapat meningkatkan mikroba kontaminan cara mengatasi: • • •
Pencucian secara otomatis menggunakan tekanan tinggi Menggunakan air panas dan uap panas Menggunakan air yang mengandung klorin, asam asetat, propionat dan laktat, atau bakteriosin (nisin dan pediosin)
PENGENDALIAN DENGAN PANAS Tujuan pemanasan makanan: Membunuh sel vegetatif dan spora mikroba (ragi, kapang, bakteri, virus, termasuk bakteriofaga) utama: mikroba patogen dan pembusuk Merusak enzim yang tidak diinginkan (mikroba, makanan) kualitas makanan meningkatkan waktu simpan Merusak toksin (mikroba, makanan) yang sensitif panas
Mekanisme kerja antimikroba panas Tergantung suhu dan waktu pemanasan sel mikroba dan spora: “sublethal injured” atau mati Panas sel bakteri kehilangan permeabilitas dan meningkatkan sensitifitas sel thd beberapa senyawa Kerusakan sublethal kerusakan membran sel, dinding sel, DNA (pemisahan rantai), RNA ribosom (degradasi), enzim (denaturasi) Kerusakan fungsi vital dan komponen struktur mati Spora bakteri yang dipanaskan kerusakan komponen struktural pelindung spora, kerusakan struktur yang akan menjadi membran dan dinding, ketidakmampuan menggunakan air untuk hidrasi selama germinasi mati Pemanasan induksi “heat shock protein” resisten
Faktor yang harus diperhatikan dalam pengendalian panas 1.
Sifat alami makanan Komposisi (jumlah karbohidrat, protein, lipid), Aw, pH, kandungan antimikroba (alami atau ditambahkan) kematian mikroba oleh panas Karbohidrat, protein, lipid proteksi mikroba thd panas Mikroba dalam makanan cair atau makanan yang mengandung partikel kecil tersuspensi lebih mudah rusak karena panas dibandingkan makanan padat Aw tinggi dan pH mendekati netral kematian mikroba karena panas lebih besar Kematian lebih besar pada makanan pH rendah yang mengandung asam asetat, propionat, laktat dibandingkan asam fosfat atau sitrat Kehadiran antimikroba yang termostabil kematian mikroba meningkat
Faktor yang harus diperhatikan dalam pengendalian panas (lanjutan…) 2.
Sifat alami mikroba Sensitivitas mikroba thd panas dipengaruhi oleh resistensi, fase pertumbuhan, pendedahan thd panas sebelumnya, jumlah awal mikroba Sel vegetatif kapang, ragi, dan bakteri lebih sensitif panas dibandingkan spora mati dalam 10 menit 65oC (kecuali sel vegetatif termodurik dan termofilik) Umumnya sel bakteri termodurik dan termofilik mati 5 – 10 menit 75 – 80oC Spora ragi dan kapang 65 –70oC beberapa menit, spora beberapa kapang 90oC 4 – 5 jam Spora bakteri umumnya 100oC 30 menit, beberapa tidak mati pada 100oC 24 jam, hampir semua mati 121oC 15 menit Sel pada fase eksponensial lebih rentan thd panas dibandingkan sel pada fase stasioner
Faktor yang harus diperhatikan dalam pengendalian panas (lanjutan…) 3. Karakteristik proses Semakin tinggi suhu semakin singkat waktu destruksi Pemanasan secara konduksi dan konveksi makanan cair lebih cepat panas dibandingkan makanan padat, terutama dalam kemasan metal (konduksi tinggi) Makanan dalam kemasan kecil lebih cepat panas dibandingkan kemasan besar
Metode Pemanasan 1.
Proses panas-rendah (pasteurisasi) Suhu rendah untuk meminimalkan kerusakan termal makanan membunuh sel vegetatif Tergantung suhu yang digunakan sel bakteri termodurik dan spora parogen dan bakteri pembusuk tetap hidup perlu metode tambahan (pendinginan, pengemasan MA, reduksi Aw) Pasteurisasi susu 145oF (62,8oC) 30 menit atau 161oF (71,7oC) 15 menit
Metode Pemanasan (lanjutan…) 2. Proses panas-tinggi Pemanasan makanan di atas 100oC suhu dan waktu pemanasan tergantung karakteristik produk dan mikroba yang ingin dimusnahkan Susu UHT 150oC selama 2-3 detik susu dipanaskan dengan menginjeksi steam tekanan tinggi dan suhu tinggi
Metode Pemanasan (lanjutan…) 3. Pemanasan dengan microwave Microwave gelombang berubah polaritasnya dalam waktu singkat muatan molekul air menyesuaikan gelombang pergerakan molekul air gesekan panas sehingga suhu makanan meningkat dengan cepat. Tergantung waktu pendedahan dan intensitas gelombang suhu sangat tinggi lethal terhadap mikroba Bukan metode yang aman terhadap patogen microwave tidak memanaskan secara seragam
PENGENDALIAN DENGAN SUHU RENDAH Tujuan pengendalian dengan suhu rendah Mengawetkan makanan mencegah dan mereduksi pertumbuhan mikroba Suhu rendah: mereduksi atau mencegah aktivitas katalitik enzim mikroba, terutama proteinase dan lipase tahan panas Mereduksi germinasi spora Penyimpanan suhu rendah (terutama pembekuan dan pelelehan) letal thd sel mikroba laju kematian mikroba pada suhu rendah tidak dapat diprediksi
Mekanisme pengendalian mikroba Penurunan suhu fase lag dan eksponensial serta waktu germinasi mikroba psikrotrof (tipe mesofilik) memanjang aktivitas mikroba menurun Q10 Suhu 0oC sel mesofilik (nonpsikrotrof) dan termofilik mati, terutama jika disimpan lama, memiliki Aw rendah, pH rendah atau mengandung zat pengawet Suhu –2oC air bebas dalam makanan mulai membeku dan membentuk kristal es reduksi Aw Suhu –2oC air dalam sel mikroba membeku (pendinginan cepat) atau bermigrasi keluar dehidrasi (laju pendinginan lambat) reduksi Aw denaturasi dan destabilisasi makromolekul struktural dan fungsional Kerusakan karena pendinginan: kerusakan dinding sel, membran sel, DNA, RNA ribosom, enzim subletal: reversibel
Metode Pendinginan 1. Pendinginan dengan es Makanan dijaga didalam tempat berisi es permukaan yang kontak dengan es bersuhu 0 – 1oC Fluktuasi suhu (ukuran wadah, pelelehan es), lamanya penyimpanan, dan kontaminasi silang problem mikrobiologis, terutama “foodborne patogen” Contoh makanan: ikan segar, seafood, daging, buah potong, dll
Metode Pendinginan (lanjutan…) 2. Pendinginan dengan alat pendingin Suhu 4 – 5oC waktu simpan 60 hari atau lebih Produk dingin yang ingin disimpan lebih lama tambahan metode pengawetan Fluktuasi suhu penyimpanan dan kerusakan (kebocoran kemasan) akselerasi pertumbuhan mikroba Contoh makanan: makanan olahan dari tanaman dan hewan, makanan siap saji
Metode Pendinginan (lanjutan…) 3.
Pembekuan Suhu minimum pembekuan –20oC air bebas dalam makanan berada pada kondisi beku “Dry ice” dan nitrogen cair untuk membekukan secara cepat Setelah dibekukan, makanan dijaga pada suhu -20 sd -30oC tahan beberapa bulan bahkan 1 tahun Makanan yang diawetkan dengan pembekuan: bahan mentah (sayuran, buah-buahan), daging, ikan, produk olahan
PENGENDALIAN DENGAN REDUKSI AW • Tujuan melakukan penurunan Aw dalam makanan: – Mencegah atau menghambat pertumbuhan sel vegetatif – Mencegah perkecambahan spora mikroba – Mencegah produksi toksin oleh kapang dan bakteri toksigenik – Juga dapat digunakan untuk mempertahankan viabilitas kultur starter yang digunakan dalam pengolahan makanan
Metode reduksi Aw Prinsip dasar reduksi Aw 1. Dehidrasi 2. Penghilangan air dengan kristalisasi 3. Penambahan zat terlarut
