Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroorganisme.pdf

Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan. Mikroorganisme. • Faktor Intrinsik : pH , moisture content,. Potensial oksidasi-reduksi, kandungan nutrisi, kand...

90 downloads 499 Views 112KB Size
Faktor‐faktor yang Mempengaruhi  Pertumbuhan Mikroorganisme Marlia Singgih Wibowo

Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan  Mikroorganisme • Faktor Intrinsik : pH, moisture content,  Potensial oksidasi‐reduksi, kandungan nutrisi,  kandungan antimikroba, struktur biologi, dll. • Faktor Ekstrinsik : temperatur, kelembaban  relatif lingkungan, konsentrasi gas di  lingkungan, dll. 

pH Mikroba biasanya tumbuh baik pada rentang pH tertentu. Bakteri tumbuh baik pada rentang pH 4‐8,  Ragi pada rentang pH 3‐6  Fungi dan eukariot lain pada 6,5‐7,5,  Rentang pH intrasel biasanya lebih sempit. Contoh : E.coli tumbuh pada pH 6,5 ‐8, tetapi pH intraselnya adalah 7,8.  • Thiobacillus ferrooxidans tumbuh baik pada pH 2 tetapi pH  intraselnya adalah 6,5. • pH yang berbeda ini dapat disebabkan oleh karena proses  metabolisme yang terjadi di dalam sel, misalnya akumulasi  produk metabolisme yang asam atau basa, sesuai kebutuhan  pertumbuhannya. • • • • •

Cara penyesuaian pH • • • • •

Penambahan larutan asam/basa (HCl atau NaOH) Penambahan larutan asam lemah/basa lemah,  mis.NH4OH sekaligus sebagai sumber N. Sumber N organik seperti Urea juga dapat  digunakan Anion hasil fermentasi (mis.amonium asetat) Larutan buffer (fosfat) dapat pula digunakan  namun terlalu mahal bila digunakan dalam skala  industri.

Kelembaban (Moisture content ) dan  Aktivitas air (Water activity) • Water content /moisture content : kandungan  air di dalam suatu bahan (%W) • Water activity (aw = p/po), dimana  p= tekanan uap larutan,  po=tekanan uap air murni

• aw diukur pada temperatur yang sama (satuan  0 – 1,0) • RH (Relatif Humidity) = 100 x aw

Potensial oksidasi‐reduksi  (O/R, Eh) • Mikroba mempunyai derajat sensitifitas  tertentu terhadap potensial oksidasi‐reduksi  dari medium pertumbuhannya. • Potensial O/R dari suatu substrat adalah nilai  kemudahan substrat tersebut dalam  mengeluarkan atau memperoleh elektron. 

• Jika suatu senyawa kehilangan elektron  dikatakan senyawa tersebut teroksidasi : oksidasi

Cu                            Cu + e‐ reduksi

• atau dapat pula dinyatakan dengan  penambahan oksigen : 2 CuO 2 Cu + O2

• Suatu senyawa yang mudah melepas elektron adalah  senyawa pereduksi yang baik, sedangkan yang  mudah menangkap elektron adalah senyawa  pengoksidasi yang baik.  • Ketika elektron dipindahkan dari suatu senyawa ke  senyawa yang lain, perbedaan potensial terjadi  diantara kedua senyawa tersebut. • Perbedaan ini dapat diukur dengan suatu alat dan  diekspresikan sebagai satuan mv (milivolt). • Senyawa yang dapat dioksidasi dengan mudah, maka  potensial elektriknya makin positif, demikian  sebaliknya. 

• Potensial O/R suatu sistem disimbolkan Eh. Mikroba  aerob memerlukan Eh positif (oksidasi) untuk  pertumbuhan sedangkan mikroba anaerob  memerlukan Eh negatif. • Beberapa bakteri biasanya memerlukan kondisi  reduksi untuk permulaan tumbuh (Eh sekitar ‐200  mv) misalnya Clostridium, sedangkan yang lain ada  yang perlu positif Eh, misalnya Bacillus.  • Mikroba yang tumbuh di bawah kondisi reduksi  disebut mikroaerofil (Lactobacilli, Streptococci). 

Kandungan nutrisi • • • • •

air sumber energi (karbon) sumber nitrogen mineral vitamin dan faktor pertumbuhan lain

Kandungan antimikroba • Obat dan bahan obat : zat aktif atau pengawet • Makanan : Stabilitas makanan yang tahan terhadap  pertumbuhan mikroba salah satunya adalah apabila  di dalam makanan tersebut mengandung senyawa‐ senyawa yang bersifat antimikroba. Misalnya  kandungan asam benzoat dalam buah cranberries,  atau eogenol dalam cengkeh, lactenin dalam susu  segar, dll.

Struktur biologi • Pada beberapa bahan alam, misalnya biji‐ bijian atau tanaman,  Strukturnya  dapat  mencegah masuknya mikroba ke dalam  makanan, misalnya, kulit buah, kulit biji, kulit  telur dll.

Faktor ekstrinsik • Temperatur lingkungan • Kelembaban relatif • Keberadaan gas

Kelembaban relatif (RH) • Ada hubungan antara RH dan temperatur.  Untuk menjaga agar suatu produk tidak  ditumbuhi mikroba, RH lingkungan harus  berlawanan dengan temperatur. Jadi bila  temperatur tinggi, RH harus rendah. Demikian  sebaliknya. • Di dalam lemari es, temperatur rendah,  namun RH nya tinggi.

Keberadaan gas • Gas CO2 dapat membantu mengurangi  tumbuhnya mikroba. Konsentrasi CO2 lebih  10% dapat digunakan untuk menghalangi  kerusakan oleh mikroba. Misalnya  penggunaan dry ice (CO2 padat), atau Ozon  (O3)

Temperatur lingkungan Klmpk Mikroba Termofil

Min. 40 – 45 

Optimum 55 – 75 

Maks. 60 – 90 

Mesofil

5 – 15 

30 – 40 

40 – 47 

Psikrofil  (obligat pskr)

‐5 ‐ +5 

12 – 15 

15 – 20 

Psikrotrop  (fakultatif pskr)

‐5 ‐ +5

25 – 30 

30 – 35 

Pengaruh temperatur terhadap  mikroorganisme • Untuk keperluan produksi : temperatur lingkungan perlu  disesuaikan dengan kebutuhan optimum pertumbuhan  mikroorganisme produksi

• Untuk keperluan analisis : temperatur inkubasi selama  analisis harus disesuaikan dengan temperatur optimum  pertumbuhan mikroba uji

• Untuk keperluan sterilisasi : temperatur pemanasan  untuk membunuh mikroorganisme kontaminan dihitung  berdasarkan  beberapa pertimbangan (mis. Jumlah mikroba  asal, lama pemanasan, ukuran produk, dll.)

Pengaruh temperatur terhadap  mikroorganisme • Kematian mikroorganisme yang disebabkan karena  temperatur mengikuti orde pertama, bahwa pada  pemberian temperatur lethal, kecepatan kematian  tergantung pada jumlah sel hidup yang ada. • Persamaan matematiknya : dN/dt = ‐c N (kecepatan kematian/rate of death = konstanta  proporsionalitas x jumlah sel hidup) Catatan : Tanda minus menunjukkan penurunan jumlah sel.

• Utk mendptkan informasi ttg jumlah sel yang  bertahan (survived) setelah beberapa periode  pemanasan yg berbeda2, persamaan ini dpt  diintegrasikan antara waktu 0 s/d t sehingga  memberikan persamaan :

Log e (N/N0) = ‐c t sehingga :

Log 10 (N/N0) = ‐ k t

• Kurva lethal mikroorganisme : Nilai D atau waktu  pengurangan desimal adalah  waktu pada temperatur  tertentu bagi populasi yang  survive berkurang sebesar 1  siklus log, yaitu 90% atau  terjadi pengurangan jumlah  mikroba sampai tersisa 10%.

Log N

N1 N2

D

t (waktu)

• Dari persamaan tsb kita dapat menurunkan suatu ukuran  ketahanan organisme terhadap panas, yang berguna untuk  perhitungan proses lethal karena panas. 

D = (t2 – t1) (Log N1 – log N2) • Bila pada awal jumlah mikroba adalah 10n dan setelah proses  panas menyebabkan penurunan desimal n (nD), maka pada  nD, akan ada tinggal 1 mikroba yg survive di dlm produk  (karena log 1 = 0). • Nilai D pada suatu suhu dinyatakan dalam bentuk : D65, D72, dsb.

• Jika kita berikan proses panas lebih lama, misalnya  (n+1)D, (n+2)D atau (n+4)D, maka jumlah yg dapat  bertahan menjadi 10 ‐1,  10 ‐2 atau 10 ‐4.  • Hal ini bukan berarti nilainya kurang dari satu, tetapi  yang dimaksud adalah terdapat 1 sel mikroba dalam  setiap 10 produk, 1 dalam 100 atau 1 dalam 10.000.

Contoh • Jika D72 Salmonella senftenberg galur 775W (Salmonella yang  paling tahan panas) di dalam susu adalah 1,5 detik, jadi proses  pasteurisasi  HTST  (15 detik pada 72° C) akan menghasilkan  penurunan jumlah sel 10D.  • Jika diasumsikan keberadaan Salmonella di dalam susu segar  adalah 1 CFU per liter, maka setelah pasteurisasi akan  berkurang menjadi 10 ‐10 CFU per lt atau 1 CFU per (10 10 lt).  • Hal ini berarti : bila susu tersebut dikemas dalam wadah 1 liter  , 1 pak dari 10 10 pak akan mengandung Salmonella.