Mikrobiologi

1. Perusakan produk obat dan makanan
oleh mikroorganisme: Web source
• Penuntun kerja lab utk analisis makanan:
http://www.fsis.usda.gov/Science/Microbiological_Lab_G
uidebook/index.asp
• Analisis bakteriologis:
http://www.cfsan.fda.gov/~ebam/bam-toc.html
• Foodborne Pathogenic MO:
http://www.cfsan.fda.gov/~mow/intro.html

2. Pembusukan makanan
• Akibat metabolisme bakteri dalam makanan yang
menyebabkan makanan berubah rasa, bau, dan warna.
• Bakteri pembusuk masih dapat bertahan dalam
refrigerator ( >4°C).
• Pencegahan yang paling mudah adalah dengan
pembekuan (<4°C) dimana air berubah ke fase padat
sehingga secara teoritis tidak ada sel yang dapat
tumbuh. Masalah adalah kualitas makanan yg dibekukan
akan memburuk dengan waktu. Daging dapat dibekukan
hingga bertahun-tahun tetapi akan mengering dan tidak
dapat diterima lagi sebagai makanan.

3. Kontaminasi Bakteri ke dalam
makanan
• Infeksi : masuknya MO penyebab penyakit ke dalam
tubuh melalui makanan. Cth. Salmonella, paling banyak
di daging ayam dan sering menyebabkan cross
contamination terhadap makanan yang tdk dimasak (cth
selada atau lalapan)
• Intoksikasi : MO menghasilkan toksin yang
mengkontaminasi makanan. Paling sering adalah akibat
Staphilococcus aureus dan mikotoksin dari Aspergilus
flavus
• Toksikoinfeksi : Masuknya MO dalam tubuh dan
bermetabolisme dalam saluran pencernaan manusia
menghasilkan toksin, contoh Clostridium perfringens

4. Tabel bakteri pencemar makanan

5. Flora normal tubuh manusia
Bagian tubuh Jumlah
Kulit 102-104 cm-2
Ludah 109 ml-1
Gigi & gusi 1011 ml-1
Cairan lambung 102 ml-1 (pH = 1.5)
Usus halus 107 ml-1 (luas 100 m2)
Usus besar 1011 ml-1
Saluran genital wanita 108 ml-1 (pH = 3.5, 90 % Anaerobik)

6. Factors Affecting Growth
• Microorganisms, like other living organisms, are
dependent on their
• environment to provide for their basic needs. Adverse
conditions can alter their growth rate or kill them. Growth
of microorganisms can be manipulated by controlling:
– Nutrients available
– Oxygen
– Water
– Temperature
– Acidity and pH
– Light
– Chemicals

7. Nutrients
• Nutrients such as carbohydrates, fats, proteins, vitamins,
minerals and water, required by, man are also needed by
microorganisms to grow. Microbes differ in their abilities
to use substrates as nutrient sources. Their enzyme
systems are made available according to their genetic
code. They vary in ability to use nitrogen sources to
produce amino acids and, therefore, proteins. Some
require amino acids to be supplied by the substrate.
When organisms need special materials provided by
their environment, we refer to them as fastidious.
Difference in the utilization of nutrients and the waste
products they produce are important in differentiating
between organisms.

8. Oxygen
• Microbes also differ in their needs for free
oxygen. Aerobic organisms must grow in the
presence of free oxygen and anaerobic
organisms must grow in the absence of free
oxygen. Facultative organisms can grow with or
without oxygen, while microaerophilic organisms
grow in the presence of small quantities of
oxygen.

9. Water
• Water is necessary for microbes to grow, but
microbes cannot grow in pure water. Some
water is not available. A measurement of the
availability of water is aw or water activity. The
aw of pure water is 1.0 while that of a saturated
salt solution is 0.75. Most spoilage bacteria
require a minimum aw of 0.90. Some bacteria
can tolerate an aw above 0.75 as can some
yeasts and most molds. Most yeasts require
0.87 water activity. An aw of 0.85 or less
suppresses the growth of organisms of public
health significance.

10. Temperature
• Microorganisms can grow in a wide range of
temperatures. Since they depend on water as a
solvent for nutrients, frozen water or boiling
water inhibits their growth. General terms are
applied to organisms based on their growth at
different temperatures. Most organisms grow
best at or near room and body temperature.
These are mesophiles. Those growing above
40°C are called thermophiles while those
growing below 25°C are called psychrotrophs.

11. Acidity
The nature of a solution based on its acidity or alkalinity is
described as pH. The pH scale ranges from 0, strongly
acidic, to 14, strongly basic. Neutral solutions are pH 7,
the pH of pure water. Most bacteria require near neutral
conditions for optimal growth with minimums and
maximums between 4 and 9. Many organisms change
the pH of their substrate by producing by-products during
growth. They can change conditions such that the
environment can no longer support their growth. Yeasts
and molds are more tolerant of lower pH than the
bacteria and may outgrow them under those conditions.

12. Light & Chemicals
• Ultraviolet light and the presence of
chemical inhibitors may also affect the
growth of organisms. Many treatments
such as hydrogen peroxide and chlorine
can kill or injure microbes. Under certain
conditions those given a sublethal
treatment are injured, but can recover.

13. Contoh perkembangan bakteri dengan doubling
time 20 menit

14. Pengendalian pertumbuhan MO
• Penggaraman: ikan asin
• Pembekuan: produk-produk daging
• Pasteurisasi: perebusan pada suhu 70°C untuk produk
susu segar. UHT ultra high temperature pasteurization
produk susu dipanaskan suhu tinggi dalam waktu
singkat
• Pengawet (preservatif): banyak digunakan utk produk
makanan dan sediaan farmasi, cth: ascorbat dan
benzoat.
• Sterilisasi: terutama untuk makanan dalam kaleng dan
sediaan farmasi: uap panas bertekanan, radiasi gamma,
dan gas (etilen dioksid)

15. Pemanfaatan Mikrobiologi
• Pengujian: bioautografi, Ames test
• Bioteknologi ➔ produksi farmasetika
• Mikrobiologi industrial
• Pengawetan makanan
• Lingkungan ➔ waste processing

16. 1. Pengujian: Ames test
• Adalah suatu tes untuk menentukan apakah suatu senyawa bersifat
mutagenik atau tidak. Dikembangkan oleh Bruce Ames.
Pemanfaatan tes ini berdasarkan kepada assumsi bahwa senyawa
yang bersifat mutagenik thd senyawa uji juga bersifat karsinogen,
dapat menyebabkan kanker. Beberapa senyawa penyebab kanker
pada tes hewan tidak memberikanhasil positif terhadap tes ini (cth.
Doxin), meskipun demikian tetap digunakan karena kemudahan dan
harga yg murah menjadikannya berguna dalam skrining senyawa
karsinogen di lingkungan.
• Bakteri yg digunakan adalah strain mutan dari Salmonella
typhimurium yang membawa kerusakan genetik yg membuatnya
tidak mampu mensintesis histidin dari makanan yg ada di media
tumbuhnya (harus ada tambahan histidin dalam media). Tipe mutasi
ini bersifat dapat terbalikkan (back mutation) dengan pengaruh
suatu mutagen membentukrevertan yang mampu tumbuh di media
tanpa histidin.

17. Amest test
• His mutan dicampur dengan mutagen
potensial dan disebarkan di media yg
miskin histidin. Konsentrasi histidin
sangat terbatas sehingga ketika sel
telah tumbuh melalui beberapa kali
pembelahan, histidin akan habis dan
S. typhimurium mutan akan berhenti
tumbuh. Tetapi jika terdapat mutagen
yg mampu menginduksi pembalikan
gen His+ selama permulaan
pembelahan sel bakteri, maka akan
dihasilkan revertan yg dapat
memanfaat histidin sehingga
pertumbuhan akan berlanjut. Jumlah
koloni yg dihasilkan proporsional
dengan seefisien apa mutagen
membalikkan mutan.
• Beberapa senyawa berubah menjadi
karsinogen setelah termetabolisme
tubuh. Untuk senyawa tersebut
ditambahkan enzim liver dalam tes. Tes thd 2-aminofluoren

18. 2. Bioteknologi
• Transgenetik untuk
menghasilkan insulin.
Gen operon untuk
produksi insulin dari
pankreas babi di
sisipkan ke dalam
plasmid kemudian
dimasukkan kedalam
bakteri yg cocok
(umumnya E.coli)

19. 3. Produk mikrobiologi industrial
• Metabolit primer:
– gula (monomer: fruktosa, maltosa, xylitol, dll)
– Asam-asam: asam cuka, sitrat (Aspergillus niger), laktat
– Asam amino: asam glutamat (➔vetsin) oleh Corynebacterium
glutamicum
– Pelarut: Butanol dan aseton oleh Clostridium sp., Etanol oleh S.
ceriviceae
• Metabolit sekunder:
– Antibiotik: Streptomycin (Streptomyces sp.)
– Enzim: pencuci sekarang berupa asam lemak, gula atau protein
yang mengikat enzim.
– Hormon: hormon tumbuh

20. 4. Pengawetan makanan
• Pembuatan Bir/Anggur
– Sacharomycesceriviceae
• Pengawetan susu
– Pembuatan yogurt: Lactobacilus sp.
– Pembuatan keju: menggunakan Rennin (enzim usus sapi)
sebagai pemadat keju, berasal dari produk bakteri
• Sake (fermentasi beras)
– Aspergillus oryzae
• Fermentasi daging
– Salami, asam laktat dari daging difermentasi oleh bakteri
membentukcitarasa khas selanjutnya pengawetan diperkuat
dengan garam NaCl dan NaNO3 (Sumba daging)
• Tempe
– Jamur Rhizopus sp

21. Susu Fermentasi
Nama susu fermentasi Mikroba
yogurt, kishk, zabaday L. bulgaricus, S. thermophilus
kefir L. lactis, L. kefir
susu asidofilus L. acidophilus
yakult, susu L. casei L. casei
susu bifidus Bifidobacterium bifidum
Menurut salah satu definisi resmi (Codex Alimentarius, 1975),
yogurt adalah "sejenis produk susu terkoagulasi, diperoleh dari
fermentasi susu melalui aktivitas Lactobacillusdelbrueckii var.
bulgaricus dan Streptococcus salivarius var. thermophilus
membentukasam laktat yang menggumpalkan susu
Terdapat bebeberapa varian fermentasi susu yang dibedakan
oleh bakteri yang digunakan, bentuk dan rasa hasil
fermentasinya

22. 5. Lingkungan
• Tanah
– Pembuatan kompos
– fermentasi sampah untuk menghilangkan pestisida
– Penghancuran material yang sulit didekomposisi
• Air
– Pembersihan air buangan
– Perlakuan air terkontaminasi
– Praperlakuan air minum
• Udara
– Pembersihan atau penghilangan bau
– Penghilangan sulfur dari biogas

23. Instalasi pembersih air
• Nitrogen ada dalam biomassa yg
tersuspensi dalam air dalam bentuk
amino atau amonia. MO
(Nitrosomonas und Nitrobacter)
membersihkan nitrogen dengan dua
langkah: oksidasi menjadi nitrat
(nitrifikasi) dan diakhiri dgn reduksi
menjadi N2 (Denitrifikasi).
• Nitrifikasi dapat dipercepat dengan
bantuan aerasi, kemudian untuk
mengubah reaksi menjadi reduksi
dilakukan penghentian aerasi
beberapa waktu.
• Reaksi denitrifikasi:
5CH2O + 4NO3
- + 4H+→ 5CO2 + 7H2O + 2N2