Departemen Teknologi Industri Pertanian FATETA - IPB m.k Dasar Teknologi Mikrobial Kerusakan Bahan & Produk Hasil Pertanian oleh Mikroorganisme Departemen Teknologi Industri Pertanian FATETA - IPB

SUB POKOK BAHASAN : Jenis Mikroba Perusak Bahan/Produk Hasil Pertanian Kerusakan pada bahan/produk nabati Kerusakan pada bahan/produk hewani Kerusakan Mikrobiologi pada Makanan Kaleng Teknik pencegahan kerusakan oleh mikroba

Jenis Mikroba Perusak

JENIS MIKROBA PERUSAK 1.Bakteri 2. Kapang 3. Khamir BAKTERI : Tergantung sifat bahan pertanian : Protein misal daging, susu, telur  bakteri Pektin, pati, selulosa  kapang Gula mis buah anggur, apel, nenas  khamir (Cara perusakan : lihat slide ke 4) BAKTERI : Pembentuk spora : tahan pemanasan Pembentuk lendir : mutu dan higiene hasil pertanian jadi menurun Jenis2 bakteri : famili Pseudomonadaceae, Achromobacteriaceae, Lactobacilaceae, Halobacteriaceae

Cara perusakan terhadap bahan hasil pertanian dan produknya oleh mikroorganisme : Senyawa makro molekul fraksi sederhana - degradasi - hidrolisis Mis : KH Gula alkohol asam Protein NH3 (gas) Lemak gliserol & asam lemak Bentuk kerusakan misalnya : pelunakan (peruraian pati) rasa dan bau yang tidak enak (asam, gas) timbul lendir

Pseudomonadaceae : Pseudomonas dan Acetobacter Psikrofilik Sering merusak ikan Bersifat proteolitik dan lipolitik Contoh P. nigricans dan P. fluorescens Acetobacter : Mengubah etanol menjadi asam asetat Contoh : A. xylinum  mengeluarkan lendir (dimanfaatkan untuk produksi nata de coco)

Achromobacteriaceae : Dapat tumbuh di suhu lemari es Memproduksi lendir Contoh : Alcaligenes menimbulkan lendir pada susu Lactobacillae : Mengubah gula menjadi asam laktat Contoh : Lactobacillus dan Leuconostoc Halobacteriaceae : Dapat tumbuh di substrat dg kadar garam tinggi Contoh : bintik merah pada ikan asin

Beberapa kapang perusak hasil pertanian Kapang yang tidak diharapkan menimbulkan kerugian : Rupa bahan menjadi tidak menarik Komposisi bahan berubah (kualitas menjadi turun) Menghasilkan racun (mycotoxin) Beberapa kapang perusak hasil pertanian Kapang Mucorales : Bersifat saprofit Merusak bahan yang dikeringkan, mis : jahe, pala, mrica, biji-bijian, kayu, kacang-kacangan, kulit dsb Misal : Rhizopus nigricans  roti berwarna hitam, R.oryzae  tepung beras menjadi putih kekuningan oleh sporanya.

Kapang Moniliales: Aspergillus niger  noda hitam membusuk pada jeruk, apel, dll A. glaucus  dpt tumbuh pd kadar gula tinggi shg merusak jelly, sirup, selai, manisan, kurma, pisang sale (warna jd coklat kehitaman) A. flavus  racun aflatoksin . Tumbuh pada kopra dan kacang tanah. KHAMIR : Merusak bahan yang memiliki kadar gula tinggi Saccharomyces dan Hansenula : fermentatif dan oksidatif  merubah gula menjadi alkohol dan CO2 dan H2O Rhodotorula : mempunyai pigmen merah, bersifat fermentatif, merusak daging dan asinan (komposisi dan warna berubah)

Kerusakan pada Produk /Bahan Nabati

Biji–bijian/kacang-kacangan : Setelah dipanen pd umumnya tdk mengalami pengolahan shg membawa mikroba dlm jumlah banyak Kadar air agak rendah  kapang tumbuh. Dg bertambahnya kdr air selama penyimpanan  khamir dan bakteri tumbuh Komposisi : Pati Gula Protein Mineral Butir padi  kapang dan khamir ( Aspergillus niger, A. flavus, A. fumigatus, Penicillium dan Saccharomyces, Endomycopsis, Hansenula, Pichia, Candida dan Rhodotorula) Kadar air agar mikroba terhambat < 14 % Kdr air tinggi  fermentasi asam oleh BAL  fermentasi alkohol oleh khamir membentuk lapisan pada permukaan

SAYUR-SAYURAN DAN BUAH-BUAHAN Penyebab kerusakan : Faktor fisik Aktivitas enzim dalam bahan Kebusukab mikrobiologis Kombinasi dari ketiga hal di atas Kebusukan mikrobiologis dlm sayur-buah : Patogen tanaman Organisme saprofit Tipe Umum kebusukan mikrobiologis : Bacterial soft rot : memfermentasi pektin shg lunak, seperti terendam air, bau busuk (Erwinia carotovora, dll) Gray mold rot : kerusakan oleh kapang dg miselia abu-abu karena kelembaban dan suhu hangat ( Botytris cinerea, dkk) Rhizopus soft rot : bahan menjadi lunak seperti bubur, sporangia berwarna hitam akan menutupi permukaan (Rhizopus nigricans) Anthrachnese : bercak-bercak hitam pada daun atau buah (Colletotrichum lindemuthianum) Alternaria rot : yang diserang akan berubah warna menjadi hijau kecoklatan hingga coklat atau hitam (Alternaria)

Tipe umum kebusukan mikrobiologis (lanjutan) : Blue mold rot : bahan yang diserang menjadi berwarna biru kehijauan (Penicillium) Downy mildew : permukaan bahan ditumbuhi kapang berwarna putih seperti wool (Phytoptora, Bremia, dll) Watery soft rot : terutama pada sayur-sayuran (Sclerotinia sclerotium) Stem-end rot : menyerang bagian tangkai buah (kapang dari Diplodia, Fusarium, Phomopsis, dll) Black mold rot : permukaan bahan jadi berwarna coklat tua hingga hitam (Aspergillus niger) Black rot : Alternaria Pink mold rot : Trichotechium roseum Fusarium rot Green mold rot : Trichoderma, Cladosporium Brown rot : Sclerotinia Slimeness (berlendir) atau souring (masam) bakteri saprofit pd sayuran basah ditumpuk di ruang hangat

HASIL NABATI LAIN Kopra (kdr air 12-14 %) : A. glaucus, P. glaucum, A. niger dan A. flavus  minyak tengik, A. flavus  racun aflatoxin. Gaplek : kurang kering  Aspergillus, Rhizopus, Penicillium Tapioka : kurang kering bakteri dg pigmen merah muda dan menghidrolisis pati Tepung terigu  jika kdr air> 13 %, mikroba mudah tumbuh Gula pasir  jika basah mudah diserang Aspergillus, Penicillium dan khamir

Kerusakan pada Produk /Bahan Hewani

KERUSAKAN PADA BAHAN/PRODUK HEWANI Daging : Kondisi aerobik pada daging, bakteri sebabkan kerusakan : Berlendir (Pseudomonas, Achromobacter, Streptococcus , Bacillus dan Micrococcus) Warna berubah dari merah jadi hijau coklat/abu-abu krn dihasilkan zat pengoksidasi (peroksida dan H2S) oleh bakteri. Sosis menjadi hijau karena Lactobacillus dan Leuconostoc Lemak jadi asam lemak  bau tengik (Pseudomonas, Achromobacter dan khamir) Warna lain dari daging karena bakteri berpigmen (merah Serratia marcescen, biru Pseudomonas syncyanea, kuning  Micrococcus atau Flavobacterium, hijau  Chrobacterium lividum

Khamir dg kondisi aerobik pada daging  lendir, lemak terurai, bau, warna dan rasa berubah Kapang dg kondisi aerobik pada daging : Daging lengket Pada suhu beku miselia kapang bersporulasi daging terlihat berbulu (Thamnidium chaetocladiodes, T. elegans, Mucor mucedo, M. racemosus, Rhizopus, dll) Bintik putih, warna hijau Dekomposisi lemak (kapang memproduksi lipase) Bau dan rasa berubah

M.O indikator untuk produk daging/unggas Mikroorganisme Keamanan Salmonella Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Clostridia mesofilik Sanitasi Total hitungan cawan aerobik pd 35-37oC Koliform E coli Enterokoki Daya tahan simpan Total hitungan cawan aerobik pd 4-10 oC dan 20-30oC Kapang dan khamir Bakteri asam laktat Pseudomonad

Cara meningkatkan keamanan produk daging dan unggas Penetapan proses terkontrol (suhu dan waktu tepat untuk pemanasan dan pendinginan; mencegah kontainasi silang antara daging mentah dg yang masak) Formulasi produk (menambah senyawa anti mikroba pathogen, mis : asam, asap cair, garam, natrium nitrit) Penggunaan wadah pengemas dan label yang tepat Kombinasi cara di atas Kondisi anaerobik dan fakultatif anaerobik pada daging  kebusukan (Clostridium, Pseudomonas, Achromobacter dan Proteus) Suhu di bawah 0oC  kapang dan khamir terhambat tapi bakteri psikrofilik dapat tumbuh  terbentuknya lendir, warna, bintik-bintik dan bau asam ( Streptococcus, Lactobacillus, dll)

B. Ikan Penyebab kerusakan  bakteri yang hidup di lendir pada sisik dan di usus Suhu berpengaruh : 5-10oC : Pseudomonas, Achromobacter > 10oC : Micrococcus dan Bacillus Bentuk kerusakan : Dekomposisi Perubahan warna Perubahan bau dan rasa

C. Telur Kotoran yang menempel di kulit telur mengandung mikroba Bila kulit telur basah, mikroba masuk melalui pori-pori Mikroba menembus membran dan mencapai putih telur Mikroba yang bertahan adalah yang dpt hidup pd pH basa dan bertahan dari zat antibakteri (lyzozyme) pd putih telur Deteksi kerusakan : alat candling Bakteri penyebab kebusukan telur : Green rots  Pseudomonas fluorescens Colorless rots  Pseudomonas, Achromobacter Black rots  Proteus : warna jadi keruh, bau busuk karena terbentuk H2S Pink rots  Pseudomonas; red rots  Serratia Kapang  telur berubah warna, berbau , tampak berbulu

D. Susu  media yang baik bagi mikroba karena kadar air tinggi, pH netral, kaya nutrisi Bentuk kerusakan : Pembentukan asam : oleh BAL, bersifat homofermentatif, dipengaruhi suhu a. 10-37oC : Streptococcus lactis b. 37-50oC : S. thermophillus dan S. faecalis dan dilanjutkan L. bulgaricus c. > 50oC : B. calidolactis, L. thermophillus 2. Pembentukan gas : dilihat dari busa pada permukaan susu; dipengaruhi suhu penyimpanan ( bakteri coli pada suhu ruang; susu yang dipasteurisasi : bakteri pembentuk spora) Pemecahan protein (proteolysis)  a. protein susu terhidrolisis oleh bakteri penghasil protease (Clostridium, Bacillus, Micrococcus, dll) b. terbentuk aroma getir karena polipeptida 4. Pembentukan lendir  Alcaligenes viscolactis, Micrococcus, Aerobacter, dll. Sumber : air, kotoran sapi, peralatan, makanan sapi

Perubahan lemak  lemak yang terdekomposisi timbulkan bau tengik dan rasa menyimpang. Penyebab : enzim lipase dari beberapa bakteri Pembentukan alkali  menyebabkan reaksi alkalis karena pembentukan amonia (Alcaligenes faecalis, Micrococcus ureae, dll) Perubahan flavor  asam, getir, karamel, bau lain Perubahan warna  oleh bakteri dan kapang yang hasilkan pigmen : Biru : S. lactis, dll Kuning : Flavobaterium, dll Merah : Serratia, dll Coklat : Pseudomonas

Kerusakan Mikrobiologi pada Makanan kaleng

Kerusakan Mikrobiologi pada makanan kaleng Ada 2 grup : 1) tidak terbentuk gas “flat sour” Bakteri : B.stearo thermophilus B.coagulans kimia Warna hitam (H2S) mikrobiologi C.nigrificans B.betanigrificans 2) terbentuk gas kaleng gembung (terutama CO2 & H2) Akibat kerusakan pada bahan atau produk hasil pertanian - kualitas menurun - kemungkinan beracun bahaya (produk pangan)

Cara menghindari atau mencegah keracunan Konsumen mengetahui tanda-tanda keracunan Produsen pengawasan mutu bahan proses produksi dan produk (mis : uji secara visual & uji secara mikroskopik) Penyebab keracunan pada bahan & produk hasil pertanian : - bakteri, kapang, khamir, cendawan Infeksi Keracunan makanan Intoksikasi

Infeksi : penyakit yang disebabkan memakan makanan/ Infeksi : penyakit yang disebabkan memakan makanan/ minuman yang mengandung bakteri patogen Intoksikasi : Keracunan yang disebabkan oleh racun yang ditimbulkan oleh tumbuhnya m.o. dalam makanan tersebut. Istilah toksin senyawa beracun yang dihasilkan m.o. eksotoksin (diekspresikan ke medium di sekitarnya) endotoksin (tetap didalam sel)

Sifat eksotoksin antara lain : sangat beracun (dipengaruhi susunan asam amino) perubahan : toxoid (toksisitas hilang) tidak tahan panas umumnya bakteri Gram + Contoh : C.botulinum Sifat endotoksin antara lain : - lebih tahan panas - kurang beracun - tidak membentuk toxoid - toxin dibebaskan bila sel pecah - bahan kompleks (fosfolipid, KH, protein) - umumnya bakteri Gram –

Infeksi 1) Salmonellosis oleh Salmonella sp (parasit pada usus manusia). 2) Streptococcus Intoksikasi 1) Clostridium botulinum racun disebut botulinin keracunan disebut botulism Bersifat thermolabil : inaktif pd suhu 80oC. 10 menit (masak dulu makanan kaleng 15 menit dlm air mendidih) Racun dg tipe kuat terjadi karena underprocessing (proses pemanasan kurang sempurna) Botulism : pandangan kabur, sukar menelan, lidah bengkak, tenggorokan mengecil, kematian 3-6 hari

2) Staphylococcus S.aureus 3) Pseudomonas cocovenans pada tempe bongkrek (bahan ampas kelapa) Gliserida gliserol + as. Lemak biokimia enzim toxoflavin (kuning) as. Bongkrek 4) Aspergillus flavus toxin : aflatoksin - tumbuh pada kacang tanah & produknya (mis : oncom) 5) Mikroba lain - E.coli gangguan pencernaan - Proteus vulgaris gangguan pencernaan - C.perfringens pembentukan racun selama sporulasi

- B.cereus pada makanan yang mengandung pati - P.roqueforti pada keju racun roquefortine Berguna tergantung proses, kondisi, dll Berbahaya - P.expansum racun patulin

Cara Pencegahan Kerusakan oleh M.o Cara pencegahan : (1) mencegah kontaminasi (2) mencegah pertumbuhan m.o (3) eliminasi total sebagian

Ad. 1) Mencegah kontaminasi udara (spora tua Pencucian Sumber M.O. tanah (spora muda) ( mis : dengan air Chlorin bahan busuk 3 – 5 ppm) Ad. 2) Mencegah pertumbuhan mikroorganisme - pengaturan lingkungan hidup m.o : suhu, kadar air- aw, pH, O2, substrat dll - tambah bahan pengawet anti m.o daya kerja : * mengganggu cairan nutrien / merusak * mengganggu enzim * merusak sistem genetika m.o

Macam bahan pengawet : * menghambat perkembangan m.o / m.o tetap hidup (bakteriostatik, mycostatik) * membunuh m.o (bakterisida, fungisida, germisida) umum Ad. 3) - Eliminasi total sterilisasi Daya tahan panas m.o DT Waktu yang dibutuhkan untuk membunuh (menit) 90% m.o dari jumlah awal pada suhu T (ºF) - Eliminasi sebagian misal : pasteurisasi - Irradiasi

Pengaturan Lingkungan Hidup Mikroba Suhu, pH, Kadar air, Kadar O2, Penambahan bahan Anti mikroba /pengawet, Irradiasi

SUHU : Prinsip : aktivitas mikroba adalah reaksi kimia. Kecepatan reaksi dipengaruhi suhu, maka aktivitas mikroba juga dipengaruhi suhu. Pencegahan kerusakan dengan mengatur suhu : Suhu Tinggi : pasteurisasi dan sterilisasi Suhu Rendah : pendinginan (2-10oC)dan pembekuan (dibawah 0 oC) Q10 : perubahan kecepatan reaksi biologis pada perbedaan suhu 10oC ( 0oC 6 x lebih kecil 20oC) Bahan pertanian mengalami kerusakan fisiologis pada suhu rendah  chilling injuries dan freezing injuries pH : pencelupan dalam air kapur atau air garam, penambahan asam, produksi asam yang disengaja Batas : pH 4.5  pH min Clostridium botulinum Kadar air : pengeringan  aw < 0.7

Kadar O2 : pembungkusan bahan dalam wadah hampa udara atau berisi gas lain  cegah mikroba aerobik dapat merugikan karena O2 yang kurang  fermentasi dan mikroba anaerob/fakultatif anaerob dpt tumbuh Bahan pengawet : Asam benzoat , asam sorbat: pH : 4.5 Dosis maks 0.1 % Mekanisme : permeabilitas membran sel mikroba thd asam dimana di dalam sel, asam akan terdisosiasi shg ion H >>>. pH sel menjadi rendah, akibatnya organ sel rusak (harusnya pH netral) b. Bumbu-bumbu : senyawa aktif antimikroba c. Propilen dan etilen oksida; anti bakteri dan jamur d. Antibiotika : contoh nisin (polipeptida untuk pengawet keju)

Amoniak : prinsip sama dg penambahan asam  sebabkan pH naik, organ dalam sel mikroba terganggu Garam Na Cl :2-5 % NaCl pada suhu rendah menghambat mikroba psikrofilik. Prinsip : plasmolisis membran sel mikroba karena tekanan osmotik NaCl tinggi NaCl higroskopis shg dpt menyerap air (aw <) kurangi kelarutan O2 shg hambat mikroba aerob SO2 dan garam sulfit  cegah browning cegah pertumbuhan mikroba karena terjadi reaksi SO2 dg gugus karbonil karbohidrat (shg tdk dpt digunakan sbg sumber energi mikroba). Selain itu SO2 mereduksi ikatan disulfida protein enzim mikroba h. H2O2 kurangi jumlah mikroba dlm susu (oksidasi sulfhidril dalam protein enzim yang digunakan mikroba untuk metabolisme susu) . Hrs ditambah katalase untuk hilangkan sisa H2O2

Penggunaan Irradiasi : Menggunakan energi pancaran seperti sinar gama Untuk membunuh mikroba pada permukaan dan dalam bahan, serangga (telur, pupa atau dewasa) Dapat mencegah pertunasan umbi Radiasi : panas (gelombang panjang) dan ion (gelombang pendek) Aplikasi : perhatikan bahan (telur tidak bisa karena rusak oleh radiasi). Cocok untuk bumbu, daging, dll

Terima kasih