Faktor Implisit yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroorganisme pada Pangan

Faktor implisit merupakan sifat-sifat dari organisme itu sendiri. Kelompok-kelompok yang berbeda ini tidak tegas batasannya sehingga dapat terjadi overlap dan satu faktor akan mempengaruhi faktor yang lain. Sampai seberapa jauh sifat bahan pangan, kondisi pengolahan dan penyimpanan mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme dalam bahan pangan, sangat tergantung pada keadaan sifat-sifat yang dimiliki mikroorganisme sebagaimana ditunjukkan oleh sifat-sifat genetik yang membentuknya. Beberapa keadaan dan sifat-sifat yang dimiliki mikroorganisme diuraikan sebagai berikut :

a. Laju pertumbuhan spesifik

Laju pertumbuhan mikroorganisme adalah suatu faktor implisit disaat keadaan mencapai optimum. Setiap hambatan dari laju pertumbuhan karena lingkungan yang tidak optimal (suboptimal) ditetapkan di bawah pengaruh ekstrinsik atau intrinsik. Jadi walaupun di dalam keadaan optimal, beberapa mikroorganisme tumbuh lebih cepat dari keadaan lainnya. Tiga parameter yang menandai laju pertumbuhan dari suatu mikroorganisme adalah :

• Lama fase lag
  Fase lag terjadi pada awal inokulasi ke dalam media pada suatu periode dimana tidak terjadi pembelahan sel, pada fase ini dibutuhkan untuk kegiatan metabolisme dalam rangka persiapan dan penyesuaian diri dengan kondisi pertumbuhan dalam lingkungan yang baru.
• Laju pertumbuhan eksponensial
  Pertumbuhan eksponensial merupakan tipe pertumbuhan cepat dari mikroorganisme dan terjadi pada fase log.
• Produksi masa sel total

Bakteri pada umumnya tumbuh lebih cepat dari pada khamir, walaupun khamir cenderung untuk membentuk masa sel yang lebih besar. Pada bahan pangan bergizi, bakteri yang tidak bersifat selektif akan secara alamiah tumbuh lebih banyak dari pada khamir karena pertumbuhan awalnya lebih cepat. Meskipun di dalam kelompok mikroorganisme yang berbeda, beberapa spesies akan tumbuh lebih cepat daripada yang lainnya. Spesies Pseudomonas dan Bacillus tumbuh lebih cepat dari pada spesies Lactobacillus atau Streptococcus dan keadaan ini kebanyakan disebabkan karena kedua kelompok ini membutuhkan lebih banyak zat gizi, hal ini merupakan sifat genetik yang dimiliki mikroorganisme tersebut.

Kemampuan dari spesies-spesies selektif untuk tumbuh pada suhu rendah atau tinggi, ataupun dalam bahan dengan kadar gula atau garam yang tinggi juga merupakan sifat genetik. Mikroorganisme tersebut di atas telah diberi suatu pelengkap metabolisme tertentu yang memungkinkan untuk tumbuh dalam keadaan luar biasa.

b. Simbiosis

Simbiosis diantara kelompok mikroorganisme terjadi apabila pertumbuhan dari suatu mikroorganisme menyebabkan perubahan keadaan yang memungkinkan mikroorganisme lainnya tumbuh. Sejumlah faktor yang berkaitan simbiosis:

• Tersedianya zat-zat gizi
Pertumbuhan dari suatu spesies dalam suatu produk akan menghasilkan zat-zat gizi dimana memungkinkan spesies lainnya untuk tumbuh. Sebagai contoh, produksi enzim amilase oleh salah satu mikroorganisme mengakibatkan terjadinya hidrolisa zat pati menjadi glukosa yang merupakan zat gizi bagi beberapa spesies lainnya. Pertumbuhan khamir pada bahan pangan kadang-kadang menghasilkan tambahan dalam kadar vitamin B yang dikandungnya, oleh karenanya memungkinkan pertumbuhan spesies bakteri Lactobacillus yang sangat membutuhkan zat gizi tersebut.

Simbiosis diantara kelompok mikroorganisme juga ditemukan dalam produksi beberapa makanan fermentasi seperti yoghurt. Pada awalnya, Streptococcus thermophilus menghidrolisis protein susu oleh proteinase ekstraseluler dan menghasilkan asam amino. Asam amino yang dihasilkan diperlukan untuk pertumbuhan yang baik dari Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Lactobacillus, pada gilirannya menghasilkan format yang merangsang pertumbuhan spesies Streptococcus. Keduanya diperlukan untuk menghasilkan produk yang diinginkan.

• Perubahan nilai pH
Beberapa mikroorganisme, khususnya khamir dan kapang dapat memecah asam yang secara alamiah ada dalam bahan pangan atau yang ditambahkan, oleh karena itu mengakibatkan kenaikan pH yang cukup memungkinkan tumbuhnya spesies bakteri pembusuk yang sebelumnya terhambat pertumbuhannya.

• Potensial redoks
Pertumbuhan mikroorganisme yang umum di dalam bahan pangan dapat menyebabkan turunya potensial redoks sehingga memungkinkan beberapa spesies anaerobik Clostridium untuk tumbuh, meskipun bahan pangan disimpan secara aerobik.

• Penghilang zat-zat antimikroba
Pemecahan (dekomposisi) dari hidrogen peroksida yang dibentuk oleh mikroorganisme katalase negatif, oksidasi dari asam asetat oleh jenis Acetobacter, pemecahan asam benzoat dan derivatnya oleh kapang atau bakteri, pemecahan asam sorbat oleh beberapa kapang, asimilasi nitrit oleh khamir dan reduksi peroksida lemak oleh berbagai bakteri dapat memberikan kesempatan bagi mikroorganisme yang dulunya terhambat sekarang tumbuh. Streptococci tertentu menghasilkan antibiotika nisin, sedangkan beberapa anggota dari kelompok Lactobacillus dan Bacillus merusak antibiotika ini, sehingga memungkinkan jenis-jenis mikroorganisme yang sebelumnya terhambat pertumbuhannya mengambil bagian dalam proses perusakan.

• Kerusakan struktur biologis
Kulit buah-buahan melindungi masuknya mikroorganisme seperti khamir yang dapat tumbuh subur dalam lingkungan asam dari daging buah. Apabila kapang pembusuk menyerang buah-buahan, maka yang dirusaknya adalah struktur bagian luar dan dengan demikian memungkinkan masuknya khamir. Diasimilasi asam-asam buah oleh khamir, dapat mengakibatkan kenaikan pH, sehingga memungkinkan spesies bakteri yang tidak tahan asam untuk masuk dan ikut bersama-sama proses pembusukan.

c. Pertumbuah sinergis

Pertumbuahn sinergis diamati selama pertumbuhan simbiotik dari dua atau lebih jenis mikroba dalam bahan pangan. Pada pertumbuhan sinergis, masing-masing jenis mikroorganimse mampu berkembang secara mandiri dan memproduksi beberapa metabolit pada tingkat yang lebih rendah. Namun, ketika jenis tersebut dibiarkan tumbuh dalam campuran populasi, baik tingkat pertumbuhan dan tingkat hasil pembentukan sampingan sangat meningkat. Sebagai contoh, Str. thermophilus dan Lab. delbrueckii subsp. bulgaricus, ketika tumbuh dalam susu secara independen, menghasilkan 8 – 10 ppm asetaldehida, yang merupakan komponen rasa yoghurt diinginkan. Namun, ketika tumbuh bersama dalam susu, 30 ppm atau lebih dari asetaldehida diproduksi, yang jauh lebih tinggi dari jumlah tambahan yang diproduksi secara independen oleh dua spesies dan diperlukan untuk yoghurt berkualitas baik. Untuk memperoleh produksi makanan fermentasi yang diinginkan, dua strain spesies terpisah dan dapat digunakan untuk menginduksi pertumbuhan sinergis.

d. Antagonis

Berlawanan dengan simbiosis, pertumbuhan dari suatu jenis tertentu mikroorganisme dalam bahan pangan dapat menghasilkan zat-zat atau mengubah keadaan sedemikian rupa sehingga spesies mikroorganisme lainnya terhambat atau terhenti pertumbuhannya.

• Penggunaan zat-zat gizi
Perbedaan dalam laju pertumbuhan mikroorganisme memungkinkan suatu mikroorganisme menghabiskan zat-zat gizi yang penting dalam subtrat dan merugikan jenis yang lainnya. Sebagai contoh, Micrococcus spp. dapat menghambat perkembangan bakteri Staphylococcus.

• Nilai pH
Telah diketahui pengasaman kubis, mentimun, sosis daging dan susu oleh bakteri asam laktat dapat menekan pertumbuhan bakteri gram negatif berbentuk batang yang semula banyak terdapat.

• Pembentukan zat-zat antimikroba
Banyak jenis-jenis mikroorganisme membentuk metabolit yang mempunyai kerja antimikroba. Zat-zat majemuk seperti karbondioksida, hidrogen peroksida, etanol, asam-asam format, asetat, propionat, butirat dan laktat yang dihasilkan oleh berbagai jenis mikroorganisme sangat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk lainnya. Disamping menurunkan pH, asam tersebut mempunyai kegiatan khusus sebagai anti bakteri dan jumlahnya tergantung pada macam asam, asam, pH dan kapasitas buffer dari bahan pangan. Antibiotik seperti nisin dapat juga disentesa oleh beberapa jenis mikroorganisme dalam bahan pangan.

• Potensial redoks
Perkembangan yang subur dari jenis-jenis mikroorganisme anaerob dan fakultatif anaerob dalam bahan pangan kadang-kadang menurunkan potensial redoks yang cukup untuk menghambat pertumbuhan jenis-jenis aerobik seperti yang termasuk spesies Micrococcus dan Pseudomonas.

• Bakteriofag
Bakteriofag ditemukan juga dalam bahan pangan walaupun keterangan tentang hal ini relatif jarang. Proses lisis dari kultur starter pada keju oleh bakteriofag merupakan hal yang cukup penting dalam industri susu. Besar kecilnya pengaruh bakteriofag terhadap pembusukan belum dipahami.

 

 

 

Sumber :

Buckle KA, Edwards RA, Fleet GH, Wootton M. 2010. Ilmu Pangan. Purnomo H, Adiono, penerjemah; Jakarta : UI Press; Terjemahan dari : Food Science.

Ray B. 2005. Fundamental Food Microbiology. Third Edition. New York : CRC Press.