1. Pendahuluan
Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari makhluk hidup yang sangat kecil yang hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Makhluk yang sangat kecil tersebut disebut mikroba, dan ilmu yang mempelajari tentang mikroba yang sering ditemukan pada pangan disebut mikrobiologi pangan. Yang dimaksud dengan pangan di sini mencakup semua pangan, baik bahan baku pangan maupun pangan yang sudah diolah.
Pertumbuhan mikroba pada pangan dapat menimbulkan berbagai perubahan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan. Mikroba yang merugikan misalnya yang menyebabkan kerusakan atau kebusukan pangan, dan yang sering menimbulkan penyakit atau keracunan pangan. Sedangkan mikroba yang menguntungkan adalah yang berperan dalam proses fermentasi pangan, misalnya dalam pembuatan tempe, oncom, keeap, taueo, tape, dan lain-lain. Oleh karena itu dengan mengetahui sifat-sifat mikroba pada pangan kita dapat mengatur kondisi sedemikian rupa sehingga pertumbuhan mikroba yang merugikan dapat dicegah, sedangkan mikroba yang menguntungkan dirangsang pertumbuhannya.
Mikroba tcrdapat di mana-mana, misalnya di dalam air, tanah, udara, tanaman, hewan, dan manusia. Oleh karena itu mikroba dapat masuk ke dalam pangan melalui berbagai cara, misalnya melalui air yang digunakan untuk menyiram tanaman pangan atau mencuci bahan baku pangan, terutama bila air tersebut tercemar oleh kotoran hewan atau manusia; melalui tanah selama penanaman atau pemanenan sayuran; melalui debu dan udara; melalui hewan dan manusia; dan pencemaran selama tahap-tahap penanganan dan pengolahan pangan. Dengan mengetahui berbagai sumber pencemaran mikroba, kita dapat melakukan tindakan untuk mcncegah masuknya mikroba pada pangan.
2. Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan mikroba pada pangan dipengaruhi oleh berbagai faktor, dan sctiap mikroba membutuhkan kondisi pertumbuhan yang berbcda. Oleh karena itu jenis dan jumlah mikroba yang dapat tumbuh kemudian menjadi dominan pada setiap pangan juga berbeda, tergantung dari jenis pangan tersebut. Pada kondisi yang optimum untuk masing-masing mikroba,bakteri akan tumbuh lebih cepat dibandingkan dengan kapang dan kamir. Hal ini disebabkan bakteri mempunyai struktur sel yang lebih sederhana, sehingga kebanyakan bakteri hanya membutuhkan waktu 20 menit untuk membelah diri. Struktur sel kapang dan kamir lebih kompleks dari pada bakteri dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk membentuk sel baru, yaitu sekitar 2 jam atau lebih.
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba pada pangan dibedakan atas dua kelompok, yaitu:
1. Karakteristik pangan yang meliputi aktivitas air (aw), nilai pH (keasaman), kandungan zat gizi dan keberadaan senyawa antimikroba.
2. Kondisi lingkungan yang meliputi suhu, keberadaan oksigen dan kelembaban.
a. Aktivitas Air
Aktivitas air (aw) menunjukkan jumlah air di dalam pangan yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya. Nilai aw pangan dapat dihitung dengan membagi tekanan uap air pangan dengan tekanan uap air murni. Jadi air murni mempunyai nilai aw sama dengan 1. Nilai aw secara praktis dapat diperoleh dengan cara membagi %RH pada saat pangan mengalami keseimbangan kadar ilir dibagi dengan 100. Sebagai contoh, jika suatu jenis pangan mempunyai aw = 0.70, maka pangan tersebut mempunyai keseimbangan kadar air pada RH 70%, atau dengan perkataan lain pada RH 70% kadar air pangan tetap (yang menguap sama dengan yang terserap).
Mikroba mcmpunyai kebutuhan aw minimal yang berbeda-bedu untuk pertumbuhannya. Di bawah aw minimal tcrsebut mikroba tidak dapat tumbuh atau berkembang biak. Oleh karena itu salah satu cara untuk mcngawetkan pangan adalah dengan menurunkan aw bahan tersebut. Beberapa cara pengawetan pangan yang menggunakan prinsip penurunan aw bahan misalnya pengeringan dan penambahan bahan pengikat air seperti gula, garam, pati serta gliserol.
Kebutuhan aw untuk pertumbuhan mikroba umumnya adalah sebagai berikut: Bakteri pada umumnya membutuhkan aw sekitar 0.91 atau lebih untuk pertumbuhannya. Akan tetapi beberapa bakteri tertentu dapat tumbuh pada aw 0.75. Kebanyakan kamir tumbuh pada aw sekitar 0.88 dan beberapa dapat tumbuh pada aw sampai 0.6. Kebanyakan kapang tumbuh pada aw minimal 0.8.
Bahan pangan yang belum diolah seperti ikan. daging, telur. dan susu mempunyai aw di atas 0.95, oleh karena itu mikroba yang dominan tumbuh dan menyebabkan kebusukan terutama adalah bakteri. Bahan pangan kering seperti biji-bijian dan kacang-kacangan kering. tepung dan buah-buahan kering pada umumnya lebih awet karena nilai awnya 0.60 – 0.85, yaitu cukup rendah untuk menghambat pertumbuhan kebanyakan mikroba. Pada bahan kering semacam ini mikroba perusak yang sering tumbuh terutama adalah kapang.
b. Nilai PH
Salah satu faktor pada pangan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba adalah pH, yaitu suatu nilai yang menunjukkan keasaman atau kebasaan. Dengan menggunakan pH-meter, nilai PH suatu bahan dapat diukur, umumnya bcrkisar antara 0 sampai 14. Nilai pH 7 menunjukkan bahan yang netral, nilai pH kurang dari 7 menunjukkan bahan bersifat lebih asam, sedangkan nilai pH lebih dari menunjukkan bahan bersifat lebih basa.
Kebanyakan mikroba tumbuh baik pada pH sekitar netral. dan pH 4.6 – 7.0 merupakan kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri, sedangkan kapang dan kamir dapat tumbuh pada pH yang lebih tinggi.
Pengelompokan pangan berdasarkan nilai pH-nya adalah sebagai berikut:
• Pangan berasam rendah. adalah pangan yang mempunyai nilai PH 4.6 atau lebih, misalnya daging, ikan, susu, telur, dan kebanyakan sayuran. Pangan semacam ini harus mendapatkan perlakuan pengawetan secara hati-hati karena mudah mengalami kerusakan oleh bakteri, termasuk bakteri patogen yang berbahaya.
• Pangan asam, adalah pangan yang mempunyai pH 3.7 – 4.5, misalnya bcbcrapa sayuran dan buah-buahan.
• Pangan berasam tinggi, adalah pangan yang mempunyai pH di bawah 3.7, misalnya sayur asin, acar, dan lain-lain.
Penurunan pH merupakan salah satu prinsip pengawetan pangan untuk menccgah pertumbuhan kcbanyakan mikroba. Prinsip ini dapat dilakukan dengan cara menambahkan asam ke dalam pangan scpcrti dalam pembuatan acar atau asinan. Cara lain adalah fermentasi agar terbentuk asam oleh mikroba scpcrti dalam pembuatan sayur asin.
c. Kandungan Gizi
Seperti halnya mahluk hidup lainnya, mikroba mcmbutuhkan zat gizi untuk pertumbuhannya. Bahan pangan pada umumnya mengandung berbagai zat gizi yang baik untuk pertumbuhan mikroba, yaitu protein, karbohidrat, lemak, vitamin, dan mineral. Ada beberapa bahan pangan yang selain kandungan gizinya sangat baik juga kondisi lingkungannya mendukung, termasuk nilai aw dan pH-nya sangat baik untuk pertumbuhan mikroba. Contoh bahan pangan seperti ini adalah bahan yang mengandung protein tinggi, mempunyai pH sekitar netral dan mempunyai aw di atas 0.95, misalnya daging, susu, telur, dan ikan. Karena kondisinya yang optimum untuk pertumbuhan mikroba, maka pada bahan-bahan pangan seperti itu bakteri akan tumbuh dengan cepat sehingga bahan pangan menjadi mudah rusak dan busuk.
d. Senyawa Antimikroba
Pertumbuhan mikroba pada pangan juga dipengaruhi oleh adanya bahan pengawet yang terkandung di dalamnya, yaitu senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba. Bahan pengawet atau disebut juga senyawa antimikroba pada pangan dibedakan atas tiga golongan berdasarkan sumbernya, yaitu:
– Senyawa antimikroba yang terdapat secara alami di dalam bahan pangan, misalnya asam pada buah-buahan, dan beberapa senyawa pada rempah rempah.
– Bahan pengawet yang ditambahkan dengan sengaja ke dalam pangan atau pangan olahan, misalnya: Nitrit, Natrium klorida, Asam benzoate, Asam cuka (asam asetat), Asam propionate, Sulfit, Sulfur dioksida.
– Senyawa antimikroba yang terbentuk oleh mikroba selama proses fermentasi pangan. Asam laktat, hidrogen peroksida (H202) dan bakteriosin adalah senyawa antimikroba yang dibentuk oleh bakteri asam laktat selama pembuatan produk-produk susu fermentasi seperti yogurt, yakult, susu asidofilus dan lain-lain, serta dalam pembuatan pikel dari sayur-sayuran seperti sayur asin.
e. Suhu
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba. Setiap mikroba mempunyai kisaran suhu dan suhu optimum tertentu untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhan, mikroba dibedakan atas tiga kelompok sebagai berikut:
• Psikrofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran pcrtumbuhan 0 – 20°C.
• Mesofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pcrtumbuhan 20 – 45°C.
• Termofil, yaitu mikroba yang mempunyai suhu pertumbuhan di atas 45°C
Kebanyakan mikroba perusak pangan merupakan mikroba mesofil. yaitu tumbuh baik pada suhu ruangan atau suhu kamar. Bakteri patogen umumnya mempunyai suhu optimum pertumbuhan sekitar 37°C, yang juga adalah suhu tubuh manusia. Oleh karena itu suhu tubuh manusia merupakan suhu yang baik untuk pertumbuhan beberapa bakteri patogen.
Mikroba perusak dan patogen umumnya dapat tumbuh pada kisaran suhu 5 – 65°C. Pangan harus disimpan pada suhu di bawah 5°C atau di atas 65°C. Pada suhu di bawah 5°C, mikroba tidak akan mati tetapi kebanyakan mikroba akan terhambat pertumbuhannya, kecuali mikroba yang tergolong psikrofil. Pada suhu di atas 65°C, kebanyakan mikroba juga terhambat pertumbuhannya meskipun beberapa bakteri yang tergolong termofil mungkin tidak mati.
f. Oksigen
Mikroba mempunyai kebutuhan oksigen yang berbeda-beda untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kebutuhannya akan oksigen. mikroba dibedakan atas empat kelompok sebagai berikut:
• Aerob, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya.
• Anaerob, yaitu mikroba yang tumbuh tanpa membutuhkan oksigen.
• Anaerob fakultatif, yaitu mikroba yang dapat tumbuh dengan atau tanpa adanya oksigen.
• Mikroaerofil. yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen pada konsentrasi yang lebih rendah dari pada konsentrasi oksigen yang normal di udara.
Mikroba perusak pangan sebagian besar tergolong aerob, yaitu membutuhkan oksigen untuk pertuinbuhanna, kecuai bakteri yang tumbuh pada saluran pencernaan manusia yang tergolong Anaerob fakultatif beteberapapa bakteri yang tergolong anaerob yang sering menenyebabkan kerusakan pada pangan kaleng.
Karena kebanyakan mikroba perusak tergolong aerob maka dengan pengemasan pangan secara vakum, yaitu pengemasan dengan menghilangkan udara dari dalam kemasan, sebagian besar mikroba perusak tidak dapat tumbuh. Kerusakan pada pangan yang dikemas secara vakum terutama disebabkan oleh mikroba yang tergolong anaerob atau anaerob fakultatif.
g. Kelembaban
Pangan yang disimpan di dalam ruangan yang lembab (RH tinggi) akan mudah menyerap air sehingga nilai aktivitas air (aw) meningkat. Kenaikan aw akan mengakibatkan mikroba mudah tumbuh dan menyebabkan kerusakan pangan. Sebaliknya pangan yang disimpan di dalam ruangan yang mempunyai RH rendah akan kehilangan air sehingga menjadi kering pada permukaannya. Oleh karena itu salah satu cara penyimpanan yang baik, terutama untuk produk-produk kering (aw rendah), adalah dengan menyimpan di dalam ruangan yang kering (RH rendah) atau membungkusnya di dalam kemasan yang kedap uap air.