MAKALAH
MIKROBIOLOGI PANGAN ASAL HEWAN
BAKTERI E. coli
SEBAGAI AGEN PEMBUSUK PADA KEJU MOZARELLA DAN EFEKTIFITAS CHITOSAN PENGHAMBAT
AGEN PEMBUSUK
CHOLILIA
ABADIATUL MASRUROH
B251140021
SEKOLAH
PASCASARJANA
PROGRAM STUDI KESEHATAN
MASYARAKAT VETERINER
FAKULTAS
KEDOKTERAN HEWAN
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
2014
PENDAHULUAN
Latar
Belakang
Beberapa
percobaan atau persiapan pada penyediaan produk asal susu (dairy foods) merupakan tantangan bagi ahli mikrobiologis, ahli
tehnik, dan ahli kesehatan untuk menemukan cara terbaik dalam pencegahan
masuknya mikroorganisme, menghancurkan mikroorganisme yang memiliki enzim, dan
mencegah pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme yang lolos dari perlakuan
selama prosessing. Macam-macam mikroorganisme pembusuk atau pencemar termasuk
bakteri Gram negatif aerobic psikotropik, kapang, khamir, heterofermentative lactobacilli, dan bakteri penghasil spora.
Bakteri psikotropik dapat menghasilkan enzim hidrolitik ekstraseluler dalam
jumlah banyak dan meningkatkan terjadinya rekontaminasi produk pasteurisasi
susu dimana bakteri ini merupakan pembeda utama bagi masa simpan produk
tersebut. Coliform, kapang, bakteri asam laktat heterofermentatif, dan bakteri
penghasil spora dapat menyebabkan kerusakan pada keju karena gas yang mereka
hasilkan. Tingkat pembusukan atau pencemaran pada berbagai produk asal susu
dapat diperlambat dengan melakukan beberapa perlakuan seperti menurunkan pH
dengan fermentasi lactose menjadi asam laktat, penambahan asam, penambahan
garam atau gula untuk menurunkan kadar air, pengeringan, pengemasan untuk
membatasi ketersediaan oksigen, dan pembekuan. Terjadinya perbedaan macam
mikroorganisme pembusuk di antara produk asal susu karena adanya efek dari
praktek yang selektif selama produksi, formulasi, prosessing, pengemasan,
penyimpanan, distribusi, dan penanganan (Ledenbach and Marshal 2010).
Bakteri E. coli telah dikenal sebagai mikroorganisme
patogen dan pembusuk utama yang sering ditemukan dalam produk asal susu seperti
keju. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk mengetahui aktivitas bakteri
ini sebagai pencemar dalam keju. Selain itu, proses penangan dalam produksi
keju merupakan hal penting yang harus diperhatikan untuk menekan pertumbuhan
bakteri E. coli sebagai pencemar agar
produk dalam keadaan aman, baik secara fisik, kimia dan atau organoleptiknya.
Oleh karena itu, makalah ini dibuat untuk memahami aktivitas pembusukan bakteri
E. coli dan penghambatan aktifitas
pembusukan E. coli.
Rumusan
Masalah
Permasalahan
yang akan dibahas dalam makalah ini adalah
·
Bagaimanakah bakteri E. coli pembusuk berdampak pada kualitas keju
Mozarella?
·
Bagaimanakah patogenitas bakteri pembusuk
dengan kondisi keterbatasann garam pada keju Mozarella selama penyimpanan dalam
refrigator?
·
Bagaimana efektifitas chitosan
sebagai penghambat pertumbuhan bakteri E.
coli pembusuk pada keju Mozarella selama penyimpanan dalam refrigator?
Tujuan
Adapun tujuan
dari pembelajaran ini adalah untuk memahami bagaimana bakteri E. coli
berdampak pada kualitas keju Mozarella, memahami incident pathogen-related bacteria dalam kondisi limit garam selama
penyimpanan di refrigator, serta memahami efektifitas chitosan sebagai penghambat
pertumbuhan bakteri E. coli pembusuk
pada keju Mozarella dalam kondisi limit garam selama penyimpanan di refrigator.
TINJAUAN
PUSTAKA
Dairy Food
Industri susu
secara global mengalami peningkatan. Pada tahun 2005, produksi susu dunia
mencapai 644 juta ton, dimana 541 juta ton merupakan susu sapi. Pencetus
produser susu adalah orang Eropa (142 juta ton), India 88 juta ton, US 80 juta
ton, dan Rusia 31 juta ton. Produksi keju diperkirakan hingga 8,6 juta ton di
Eropa Barat dan 4.8 juta ton di Amerika. Produk asal susu dapat dengan mudah
tercemar atau terjadi pembusukan yang disebabkan oleh mikroorganisme menjadikan
produk-produk tersebut berubah masa simpannya. Berikut adalah tabel ringkasan beberapa produk asal susu dan
berbagai mikroorganisme pencemarnya (Ledenbach and Marshal 2010).
Tabel 2.1 Produk Asal Susu dan
Jenis Mikroorganisme atau Aktivitas Mikrobial
Karakteristik
pada Keju
Keju merupakan
salah satu jenis makanan siap saji. Pembuatan keju menuntut seseorang dengan
rata-rata konsentrasi dan pengawetan
susu pada suatu waktu ketika refrigasi belum dikenal dan prinsip pengawetan
tersebut hanya berdasar atas pengalaman selama pembuatan keju. Perintis
pembuatan keju di US dibuat dari susu pasteurisasi yang menyebabkan produk
bebas dari patogen (Bishop and Smukowski 2006).
Karakteristik
keju yang paling melekat adalah keju dibuat dengan penambahan kultur starter
yang menyediakan pertahanan untuk menghambat pertumbuhan patogen. Perlakuan
yang lebih banyak daripada pasteurisasi atau pemanasan juga berkontribusi
secara signifikan dalam keamanan mikrobial pada keju. Beberapa perlakuan,
seperti manajemen kualitas susu, protocol kultur asam laktat, pengontrolan pH,
penambahan garam, dan kontrol terhadap kondisi pengasapan, merupakan
perkembangan teknologi. Sedangkan faktor lain meliputi substansi penghambat
alami (seperti Lisozim), senyawa metabolit dan produk fermentasi (seperti
nisin), termasuk asam organik (seperti laktat, asetik, propion, dan formal).
Kandungan kadar air atau kelembaban menentukan terjadinya efek kerusakan oleh
patogen foodborne selama produksi dan
pematangan keju (Bishop and Smukowski 2006).
Bishop and
Smukowski (2006) juga mengemukakan bahwa selama produksi keju semi-soft, hard, dan very hard,
keju-keju tersebut diinkubasi dengan suhu untuk bakteri dalam waktu yang lama.
Sebagai contoh, Cheddar dan jenis yang lain diperlakukan pada sushu 31-39˚C
selama produksi dan digelindingkan pada suhu 32-37˚C. Beberapa jenis keju
Cheddar diasapi pada suhu hingga 15,6 ˚C.
Keju Swiss juga diperlakukan pada suhu 22,2-23,3 ˚C selama 4-8 minggu
untuk membentuk rasa. Jika penyimpanan Cheddar dan Swiss pada suhu ruang akan
mempengaruhi kerusakan pada keamanan keju, sehingga tidak lagi aman untuk
dikonsumsi.
Fermentasi
merupakan metode persiapan makanan yang sejak dahulu telah digunakan untuk
menghambat pertumbuhan dan ketahanan bakteri patogen. Bakteri asam laktat
biasanya digunakan untuk memproduksi produk susu fermentasi yang bersifat
antagonis terhadap patogen foodborne dan selanjutnya menghambat atau inaktifasi
bakteri patogen. Selain itu, beberapa penelitian menyebutkan bahwa beberapa
kultur starter merusak organisme pembusuk makanan maupun beberapa patogen pada
produk susu. Dalam aksi ini yang ebrtanggung jawab adalah senyawa metabolit
seperti asam laktat dan asam yang lain, diasetil, hydrogen peroksida, dan
berbagai substansi mirip antibiotik yang diproduksi oleh bakteri asam laktat,
dimana bersifat sinergik (Bishop and Smukowski 2006).
Suhu pada saat
pemasakan (pengentalan) dan fermentasi atau pemasakan atau penyimpanan memiliki
pengaruh yang kuat terhadap pertumbuhan patogen dan ketahanan dalam keju. Pada
keju jenis hard dengan suhu pemasakan pengentalan yang lebih
tinggi, pertumbuhan patogen sangat sedikit. Terdapat bukti yang menunjukkan
bahwa keju yang khusus tidak mendukung pertumbuhan patogen selama penyimpanan. Sebuah
literatur tentang riview menghubungkan peluang tumbuh patogen pada keju hard yang dimatangkan selama 60 hari,
pertumbuhan patogen seperti tidak terjadi karena faktor yang sangat melekat
pada keju tersebut (Bishop and Smukowski 2006).
Pada
kebanyakan jenis keju, konsentrasi garam mencapai tingkat 1,6-3,0% dari berat
total keju, dimana tidak berpengaruh kuat terhadap pertumbuhan bakteri patogen
dalam keju. Tetapi, hal ini harus disadari bahwa garam dilarutkan dalam
pengenceran hanya pada keju, tempat dimana bakteri tumbuh. Pemberian jumlah
yang berturut-turut konsentrasi garam saat fase pengenceran pada tingkat
2,2-6,5% atau lebih, pada kenyataanya memperlambat pertumbuhan kebanyakan
bakteri (Bishop and Smukowski 2006).
Tabel 2.2 Model Paparan
Bakteri pada Keju
Keju secara
khusus dikategorikan berdasarkan tingkat kelembaban, yaitu (Bishop and
Smukowski 2006):
·
Soft ≥ 50%
·
Semi-soft > 39 - < 50%
·
Hard ≤ 39%
Asiago
(Medium dan Old)
Medium dan old
Asiago (pematangan setidaknya 6 bulan dan 12 bulan, berturut-turut) merupakan
keju hard dengan karakteristik yang
sangat mirip dengan keju Parmesan. Keju jenis ini tidak dikelompokkan
berdasarkan tanggal pembuatan dan ditetapkan sebagai keju hard yang dimatangkan paling
tidak selama 60 hari yang hampir tidak mendukung pertumbuhan patogen (Bishop
and Smukowski 2006).
Cheddar
Cheddar merupakan
jenis keju hard yang tidak mendukung
pertumbuhan Listeria monocytogenes
dan menyebabkan kematian pada seluruh suhu. Penemuan yang telah dikonfirmasi
menunjukkan bahwa pertumbuhan L.
monocytogenes selama masa produksi telah dihambat oleh asam proper yang
dihasilkan kultur starter yang aktif (Bishop and Smukowski 2006).
Colby
Colby
merupakan keju jenis hard hingga semi-soft yang juga tidak mendukung
pertumbuhan L. monocytogenes dan
menyebabkan kematian pada semua suhu. Beberapa peneliti mempelajari perilaku
patogen yang diinokulasi selama proses produksi dan pemasakan keju Colby
menjelaskan bahwa Escherichia coli
secara umum menurun drastic dalam kurun waktu mingguan dan tidak ditemukan lagi
setelah 4-6 minggu (Bishop and Smukowski 2006).
Feta
Standart
regulasi Yunani untuk keju Feta menetapkan bahwa keju ini tidak dapat
mengandung lebih dari 56% kelembaban dan di bawah 43% FDM. Tidak ada standart
untuk kandungan garam, namun prosedur penggaraman masih dijelaskan dalam
regulasi tersebut. Keju Feta komersil diproduksi di Yunani secara normal
mengandung sekitar 2,5% garam (Bishop and Smukowski 2006).
Monterey
Jack
Keju ini
merupakan jenis hard hingga semi-soft yang mana tidak mendukung
pertumbuhan L. monocytogenes dan
menyebabkan kematian pada seluruh suhu. Monterey Jack memiliki karakter yang
hampir sama dengan keju yang sifatnya tidak mendukung pertumbuhan bakteri
patogen seperti pH, keterlarutan NaCl, dan kelembaban (Bishop and Smukowski
2006).
Mozzarella
Mozzarella
adalah keju jenis soft hingga semi-soft yang memiliki protocol
produksi perusak patogen (Bishop and Smukowski 2006). Menurut Ganesan et al. (2012), keju Mozarella merupakan
keju yang sangat terkenal di pasar US dan biasanya digunakan dalam salad atau
dimakan secara langsung. Keju ini banyak disukai karena rasanya yang hampir
sama dengan susu segar dengan sensasi kreami. Keju ini dibuat melalui
pengasaman lansung dengan asam sitrat atau cuka putih untuk mendapatkan pH yang
rendah, sebagai kebalikan penambahan stater pada keju komersil pasta filata lainnya, serta disimpan di
tempat kering atau dalam air tanpa penambahan garam.
Muenster
Adalah keju semi-soft yang juga tidak mendukung
pertumbuhan L. monocytogenes dan
mengakibatkan kematian pada seluruh suhu. Keju Muenster memiliki karakter yang
hampir sama dengan keju yang sifatnya tidak mendukung pertumbuhan bakteri
patogen seperti pH, keterlarutan NaCl, dan kelembaban (Bishop and Smukowski
2006).
Parmesan
Parmesan ialah
keju jenis hard yang matang pada suhu
12,8% selama 10 bulan, yang sifatnya sama seperti keju yang lain. Tidak ada
kasus outbreak yang disebabkan oleh keju jenis ini. Data Keamanan kemungkinan
berhubungan dengan kondisi selama produksi dan pengasapan yang dapat menghambat
patogen pembusuk (Bishop and Smukowski 2006).
Tabel 2.3 Data Kalkulasi
Kandungan pada Keju
Bakteri
E. coli sebagai Mikroorganisme
Pembusuk
Sifat
Proteolitik
Bakteri proteolitik merupakan jenis
mikroorganisme yang mampu memecah protein dengan memutus rantai peptide. Oleh
karena itu, bakteri jenis ini dapat menyebabkan pembusukan pada pangan yang
mengandung protein tinggi (bersifat putreaktif). Proses pembusukan menghasilkan
senyawa H2S yang berbau busuk. Bakteri proteolitik terdiri atas banyak
jenis misalnya E.Coli, Klebsiella dan
Pseudomonas. Kelompok bakteri tersebut mampu menghasilkan enzim protease.
Secara umum enzim protease dibedakan menjadi dua kelompok yaitu proteinase
(mengkatalis hidrolisis molekul protein menjadi peptida) dan peptidase (menghidrolisis
fragmen peptida menjadi asam amino) (Winarwi, 2006).
Coliforms
Pada produk
keju, produksi asam laktat yang lambat oleh kultur starter menyebabkan menolong
pertumbuhan dan produksi gas oleh bakteri jenis coliform, yang mana bakteri
jenis ini memiliki waktu yang singkat di bawah berbagai kondisi. Pada dasarnya,
peningkatan pH selama pemasakan, merupakan waktu peningkatan potensi pertumbuhan
bakteri koliform (Ledenbach and Marshal 2010).
Tabel 2.4. Penyebab Adanya Gas pada
Beberapa Jenis Keju
Chitosan sebagai
Penghambat Bakteri E. coli Pembusuk
Penggunaan chitosan sebagai agen
antimikrobial dapat memperpanjang masa simpan keju Mozarella karena chitosan
merupakan lingkungan yang bersahabat dan relatif murah. Chitosan merupakan
senyawa deasetilasi kitin, senyawa kedua biopolimer berlimpah di dunia setelah
selulosa. Chitosan memiliki 3 jenis aktivitas fungsional, yaitu:
·
Kelompok satu asam amino
·
Kelompok
2 primer
·
Kelompok
hidroksil sekunder
Substansi ini telah menarik perhatian
beberapa decade terakhir karena cakupan potensinya dalam aplikasi industri,
namun beberapa bukti telah dipaparkan dalam aplikasi makanan, meskipun terdapat
bukti ilmiah tentang efektifitasnya dalam penghambatan pertumbuhan mikroba.
Chitosan juga merupakan senyawa yang kaya manfaat dan dapat diaplikasikan dalam
berbagai bidang, sebagai edible film,
zat additive, atau untuk meningkatkan
kualitas nutrisi(Altlerl et al. 2005).
PEMBAHASAN
Gambaran
Aktifitas Bakteri E. coli Pembusuk
pada Keju Mozarella Fresh dalam Kondisi Limit Garam
Penelitian yang dilakukan oleh Ganesan et al. (2012) secara sukses membuat 3
macam keju dengan perlakuan pemberian garam yang berbeda (tabel 4.1).
Penghitungan jumlah bakteri aerob (APC/ Aerobic
Plate Counts) dalam keju tanpa penambahan bakteri tidak menunjukkan
perubahan hingga 2 minggu, namun terjadi peningkatan dari 1000 hingga 10000
ikatan pada minggu ke-4 dan tetap dalam jumlah tersebut hingga minggu ke 6.
Selanjutnya dari minggu ke-6 hingga minggu ke-9, mengalami peningkatan dari 0,5
hingga 2 desimal log pada keju dan brine.
Hal ini dimungkinkan bakteri telah berkembang dengan pesat dalam suhu
refrigasi. Pencemaran bakteri aerob terjadi pertumbuhan secara signifikan lebih
cepat terjadi pada keju kering dengan kadar garam tinggi daripada keju
mozzarella fresh brine. Pengamatan ini memberikan pendapat bahwa pembusukan
keju mozzarella fresh kemungkinan disebabkan oleh bakteri yang toleran terhadap
suhu dingin, dimana perlu karakterisasi lebih lanjut (Ganesan et al. 2012).
Jumlah bakteri aerob meningkat antara 2
dan 4 minggu dalam penyimpanan. Keju mozzarella fresh secara khas kehilangan
integritas teksturnya dan menurunnya cita rasa dalam selang waktu tersebut. Hal
ini mengindikasikan bahwa bakteri tumbuh secara lambat dalam suhu refrigator.
Secara tidak langsung, hal ini memberikan informasi bahwa kondisi-kondisi dalam
keju mozzarella fresh (seperti pH 5,5; 60% kelembaban; dan kadar garam 0,7-2%)
telah memperlambat pertumbuhan bakteri secara luas, namun tidak efisien dalam
mencegah pembusukan dari bakteri (Ganesan et
al. 2012).
Tabel
3.1. Analisis Perkiraan pada Keju Mozzarella
Gambar
3.1 APC (Aerobic Plate Count) pada
keju mozzarella fresh dan brine selama penyimpanan dalam refrigator
Pengaruh garam terhadap bakteri
indigenus pada keju mozzarella fresh masih belum jelas, sebagai pertimbangan
bahwa bakteri aerob tumbuh di antara keju kering dengan kadar garam rendah dan keju mozzarella fresh kering yang
mengandung 2% garam. Meskipun keju kering dengan kadar garam rendah menunjukkan
pertumbuhan bakteri yang lebih tinggi pada minggu ke-2, namun secara menyeluruh
jumlah bakteri pada minggu ke-6 hingga minggu ke-8 terjadi pada keju asin
(Gambar 3.1). Hal ini menggambarkan perbedaan ketahanan jenis bakteri yang pada
kondisi kadar garam dan kelembaban yang berbeda pula (Ganesan et al. 2012).
Pemilihan Escherichia coli sebagai model penelitian ketahanan bakteri karena
bakteri ini merupaka bakteri Gram negatif dan habitat alaminya adalah air yang
terkontaminasi feses. Bakteri ini ditambahkan pada keju Mozzarella fresh tumbuh
sekitar 10-100 ikatan selama 9 minggu dalam refrigator. Pada keju mozzarella brine-stored fresh, inokulasi E. coli dalam penyimpanan brine tumbuh
hanya pada brine dan lebih lanjut menimbulkan kekentalan. Pola pertumbuhan
bakteri ini menunjukkan bahwa penambahan 2% garam dalam keju mozzarella fresh
tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan E.
coli (Gambar 3.2) (Ganesan et al.
2012).
Gambar
3.2 Plate Counts bakteri E. coli yang ditambahkan pada keju selama penyimpanan
di refrigator
Menurut Ganesan, et. al (2012), E. coli
yang tahan hidup setelah 4 minggu selama
penyimpanan dalam kekentalan menginformasikan bahwa kontaminasi bakteri feses
memiliki pola ketahanan waktu yang lebih panjang. Sebagaimana telah diteliti
dengan penghitungan jumlah bakteri aerob, keju dengan kadar garam yang tinggi
berpengaruh terhadap minimalisir pertumbuhan E. coli selama penyimpanan, menimbulkan pendapat bahwa penambahan
garam saja tidak cukup efektif dalam mencegah pertumbuhan bakteri. Dimana
kelembaban yang rendah pada keju Mozarella part-skim memiliki masa simpan yang
lebih panjang dibandingkan dengan keju mozzarella fresh, dengan adanya starter
bakteri, kelembaban yang rendah dan pH, dan tingginya kadar garam kemungkinan
secara berkesinambungan menghambat pembusukan keju yang diakibatkan oleh pencemaran
bakteri dari kontak permukaan, pemasakan, dan pendinginan.
Keju mozzarella fresh merupakan jenis
keju soft yang memiliki tekstur mirip
keju jenis mozzarella yang lain dan harus mengikuti standart perkembangan FDA
dalam mengidentifikasi keju jenis ini. Namun, keju mozzarella fresh dibuat
tanpa asam LAB dan selanjutnya batas pertahanan mikroba sangat tinggi prosesnya
(semi-hard dan hard). Selain itu, keju mozzarella fresh memiliki 55 hingga 60%
kelembaban dan dapat disimpan dalam bentuk cair, sehingga kadar airnya lebih tinggi
daripada keju jenis lain. Oleh karena itu, peneliti perlu pemahaman lebih
lanjut mengenai ketahanan bakteri pencemar yang tidak dikenal selama kondisi
produksi yang bersih dan juga pengetahuan mengenai kemungkinan meluasnya
pencemaran hingga ketahanan post-incidence (Ganesan et al. 2012). Dengan memahami mekanisme pertumbuhan bakteri yang
mencemari pada permukaan, peneliti dapat mengontrol dan menurunkan keberadaan
bakteri dalam pangan dan dapat memperpanjang masa simpan keju mozzarella fresh.
Chitosan sebagai
Agen Penghambat Bakteri E. coli Pembusuk pada Keju Mozarella
Berdasarkan hasil penelitian yang telah
dilakukan oleh Altieri et al. (2005),
chitosan dapat memperlambat pertumbuhan coliforms selama proses penyimpanan.
Hal ini menyebabkan terjadinya peningkatan masa simpan (± 1 hari) (Tabel 3.2).
Hasil ini berhubungan dengan bukti tentang perpanjangan fase lag dari coliforms
(Gambar 3.3).
Tabel
3.2 Estimasi Perpanjangan Masa Simpan Keju Mozzarella selama Penyimpanan dengan
Coliforms dengan Penambahan Chitosan
Gambar 3.3 Pengaruh Pemberian Chitosan selama
penyimpanan dengan konsentrasi Coliforms pada suhu 4˚C Keju Mozarella
SIMPULAN
Keju mozzarella fresh yang diproduksi
dalam 3 jenis perlakuan garam yang berbeda dapat dipakai dalam memahami potensi
ketahanan bakteri. Keju mozzarella fresh mendukung pertumbuhan bakteri meskipun
di bawah penyimpanan refrigator, dengan pengaruh minimum pada penambahan 2%
garam. Bakteri aerob pada keju mozzarella meningkat antara minggu ke 2 dan 4
selama penyimpanan, namun keju dengan penambahan bakteri tidak termasuk dalam
coliform atau psikofil. Lebih lanjut, penambahan chitosan pada keju mozzarella
yang disimpan dalam konsentrasi koliform dapat memperpanjang masa simpan keju
tersebut.
DAFTAR
PUSTAKA
Altieri,
C., Scrocco, C., Sinigagila, M., dan Nobile, M.A 2005. Use of Chitosan to Prolong Mozzarella Cheese Shelf Life. J. Dairy
Scl. 88:2683-2688
Bishop,
J.R, Smukowski, M. 2006. Storage
Temperatures Necessary to Maintain Cheese Safety. Food Protection Trends,
Vol. 26, No. 10, 714–724
Ganesan,
B., Irish, D.A., Brothersen, C., and McMahon, D.J 2012. Evaluation of Microbial Survival Post-Incidence on Fresh Mozzarella
Cheese. J. Dairy Scl.
95:6891-6896
Ledenbach,
L.H and Marshall, R.T. 2010. Microbiological
Spoilage of dairy Products. Springer, ISBN: 978-1-4419-0825-4
Winarwi.
2006. Uji Viabilitas Bakteri dan Aktivitas Enzim bakteri Proteolitik pada Media
Carrier Bekatul. Skripsi. Universitas
Sebelas Maret, Surakarta
Tidak ada komentar:
Posting Komentar