Kuliah Kimia Fisika Koloid

PENDAHULUAN
Setiap bahan pangan selalu mengandung mikroba yang jumlah dan jenisnya berbeda. Beberapa jenis mikroba yang terdapat pada bahan pangan adalah bakteri , kapang dan khamir.
Pencemaran mikroba pada bahan pangan merupakan hasil kontaminasi langsung atau tidak langsungdengan sumber – sumber pencemaran mikroba, seperti tanah , udara , air , debu , saluran pencernaan , dan pernafasan manusia dan hewan .
Namun demikian , hanya sebagian saja dari berbagai sumber pencemar yang berperan sebagai sumber mikroba awal yang selanjutnya akan berkembang biak pada bahan pangan sampai jumlah tertentu . Dalam batas – batas tertentu kandungan mikroba dalam bahan pangan tidak banyak berpengaruh terhadap ketahanan bahan pangan tesebut . Akan tetapi , apabila kondisi lingkungan memungkinkan mikroba untuk tumbuh dan berkembang lebih cepat , maka bahan pangan akan rusak karenanya .
Faktor – faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba dalam bahan pangan dapat bersifat fisik dan kimia atau biologis. Faktor – faktor tersebut meliputi : faktor intrinsik, faktor ekstrinsik, faktor implisit, faktor pengolahan.
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian.
Penambahan dan pertumbuhan jumlah sel mikroorganisme pada umumnya dapat digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan. Kurva tersebut merupakan penjabaran dari penambahan jumlah sel dalam waktu tertentu.


Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran (subtansi) atau masa zat suatu organisme, misalnya kita makhluk makro ini dikatakan tumbuh ketika bertambah tinggi, bertambah besar atau bertambah berat.
Pada pertumbuhan mikroba, mikroorganisme yang bersel satu berbeda dengan mikroorganisme yang bersel banyak (multiseluler). Pada mikroorganisme yang bersel satu (uniseluler) pertumbuhan ditandai dengan bertambahnya sel tersebut. Setiap sel tunggal setelah mencapai ukuran tertentu akan membelah menjadi mikroorganisme yang lengkap, mempunyai bentuk dan sifat fisiologis yang sama.
Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau massa mikroba dalam koloni tersebut semakin banyak, pertumbuhan pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri.
Kehidupan bakteri tidak hanya di pengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan akan tetapi juga mempengaruhi keadaan lingkungan. Misal, bakteri termogenesis menimbulkan panas di dalam media tempat ia tumbuh. Bakteri dapat pula mengubah pH dari medium tempat ia hidup, perubahan ini di sebut perubahan secara kimia.
Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba, yakni :
Faktor Intrinsik
Faktor intrinsik dalam bahan pangan berupa kandungan nutrisi , PH pangan , aw pangan , potensial reduksi oksidasi , senyawa antimikroba alamiah dalam pangan , dan stuktur biologi .
a. Kandungan Nutrisi
Fungsi utama nutrisi adalah sebagai sumber energi , bahan pembentuk sel ,dan aseptor elektron di dalam aksi yang menghasilkan energi . Nutrisi yang diperlukan oleh mikroba meliputi air , sumber energi , sumber karbon,sumber nitrogen , sumber aseptor elektron , sumber mineral dan faktor tumbuh.
b. Nilai PH
Hampir semua mikroba tumbuh pada tingkat pH yang berbeda. Sebagian Bakteri tumbuh pada pH mendekati netral ( pH 6,5 – 7,5 ). Pada pH dibawah 5,0 dan diatas 8,0 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik , kecuali bakteri asam asetat ( misalnya : Acetobakter suboxydans ) yang mampu tumbuh pada pH rendah dan bakteri Vibrio sp yang dapat tumbuh pada pH tinggi (basa ). Sebaliknya , khamir menyukai pH 4,0 -5,0 dan dapat tumbuh pada kisaran pH 2,5 – 8,5. Oleh karena itu khamir dapat tumbuh pada pH rendah di mana pertumbuhan bakteri terhamabat . Untuk pertumbuhan kapang memerlukan pH optimum antara 5,0 – 7,0 ,tetapi seperti halnya khamir , kapang masih dapat hidup pada kisaran pH yang luas , yaitu antara pH 3,0 – 8,5 .
c. Aktifitas Air
Aktifitas air ( water activity = aw ) merupakan parameter yang lebih tepat untuk mengukur aktivitas makroba pada bahan pangan . Untuk meramalkan populasi mikroba yang berperan dalam kerusakan bahan pangan sehingga tipe dan bentuk kerusakan yang terjadi diketahui . Selain itu aw dapat digunakan sebagai indikator dalam usaha pengawetan bahan pangan .
d. Potensial Reduksi Oksidasi ( Redoks )
Potensial reduksi oksidasi menunjukan kemampuan substrat untuk melepaskan elektron ( oksidasi ) atau menerima elektron ( reduksi ). Potensial reduksi oksidasi sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroba . Pada mikroba aerob memerlukan potensial redoks positif ( teroksidasi ) sedangkan pada mikroba anaerob memerlukan potensial redoks negatif ( tereduksi ).
e. Senyawa Antimikroba
Beberapa bahan pangan memeiliki senyawa antimikroba alamiah yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba . Misalnya, laktinin, anticoliform, dan laktoperoksidase yang terdapat dalam susu . Putih telur mengandung lisosim yang merupakan senyawa antimikroba . Rempah – rempah umumnya mengandung eugenol ( antimikroba ) , kayu manis mengandung aldehid siamat yang dapat menghambat kapang dan bakteri .
f. Stuktur Biologi
Stuktur biologi seperti lapisan kulit dan kulit pada kacang – kacangan , dan kulit buah , berperan mencegah masuknya mikroba kedalam bahan pangan tersebut ( Nurwantoro , 1997 )
Faktor Ekstrinsik
Faktor – faktor ekstrinsik yang berpengaruh terhadap kehidupan mikroba antara lain suhu , kelembaban , dan susunan gas di atmosfir.
a. Suhu
Suhu merupakan faktor fisika yang sangat penting pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan kegiatan mikroba . Suhu dapat mempengaruhi lamanya fase lag , kecepatan pertumbuhan , konsentrasi sel , kebutuhan nutrisi , kegiatan enzimatis dan komposisi sel .( Nurwantoro , 1997 )
Berdasarkan pada kisaran suhu pertumbuhanya , mikroba dapat dikelompokan menjadi 4 ( empat ) yaitu thermofil , mesofil , psikhofil,dan psikhotrof ( Sardjono , 1988 ).
Semua mikroba patogen dan sebagian besar mikroba penyebab kerusakan pangan tergolong dalam kelompok mikroba mesofil . Mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 00C termasuk kelompok psikhrofil . Kelompok mikroba ini dibedakan menjadi 2 ( dua ) , yaitu obligat psikhofil yang memiliki suhu pertumbuhan optimum kurang dari 200C dan fakultatif psikhrofil yang memiliki suhu pertumbuhan optimum lebih dari 20 0C.
b. Kelembaban Udara Relatif
Kelembaban udara relatif berhubungan dengan aktifitas air ( aw ) . Pangan yang mempunyai nilai aw rendah apabila ditempatkan pada lingkungan yang mempunyai kelembaban udara relatif tinggi akan mudah menyerap air . Semakin banyak air yang terserap akan meningkatkan nilai aw sehingga pangan tersebut mudah dirusak oleh bakteri .
c. Susunan Gas di Atmosfir
Berdasarkan kebutuhan oksigen sebagai aseptor elektron , mikroba dapat dibedakan menjadi 2 ( dua ) golongan , yaitu mikroba aerob dan mikroba anaerob . Mikroba aerob adalah mikroba yang dapat menggunakan oksigen sebagai sumber aseptor elektron terakhir bioenerginya .
Ada 2 ( dua ) golongan mikroba aerob , yaitu obligat aerob dan mikroaerofilik. Obligat aerob adalah mikroba yang mutlak membutUhkan oksigen , sementara mikroaerofilik adalah mikroba yang memerlukan oksigen dalam jumlah sedikit .
Faktor Implisit
Faktor – faktor impilisit yang terpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba adalah sinergisme dan antagonisme .
a. Sinergisme
Sinergisme adalah kemampuan dua atau lebih organisme untuk melakukan perubahan ( biasanya perubahan kimia ) dimana tanpa adanya kerja sama diantaranya. Faktor faktor yang berkaitan dengan sinegisme adalah ntrisi perubahan nilai pH, pertumbuhan potensial redoks , perubahan aktivitas air . penghilangan zat anti mikroba dan kerusakan stuktur biologis .
b. Antagonisme
Kematian atau terhambatnya pertumbuhanya suatu organisme yang disebabkan oleh organisme lain yang mempengaruhi lingkungan pertumbuhan organisme pertama disebut antagonisme . Faktor – faktor yang mempengaruhi antagonisme antara lain penggunan nutrisi , perubahan nilai pH , perubahan potensial redoks , pembentukan zat – zat antimikroba ,dan bakteriofag .
Faktor Pengolahan
Mirobiologi spesipik yang terdapat didalam bahan – bahan pangan dapat dikurangi jumlahnya oleh berbagai jenis metode pengolahan dan pengawetan pangan . Jenis – jenis pengolahan atau pengawetan pangan yang berpengaruh terhadap kehidupan mikroba , antara lain suhu tinggi , suhu rendah penambahan bahan pengawet dan irridiasi . ( Nurwantoro , 1997 )

Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian.
Secara umum fase-fase pertumbuhan mikroorganisme adalah sebagai berikut.
1. Fase lag (fase masa persiapan, fase adaptasi, adaptation phase)
Pada fase ini laju pertumbuhan belum memperlihatkan pertumbuhan ekponensial, tetapi dalam tahap masa persiapan. Hal ini tergantung dari kondisi permulaan, apabila mikroorganisme yang ditanami pada substrat atau medium yang sesuai, maka pertumbuhan akan terjadi. Namun sebaliknya apabila diinokulasikan mikroorganisme yang sudah tua meskipun makanannya cocok, maka pertumbuhannya mikroorganisme ini membutuhkan masa persiapan atau fase lag. Waktu yang diperlukan pada fase ini digunakan untuk mensintesa enzim. Sehingga mencapai konsentrasi yang cukup untuk melaksanakan pertumbuhan ekponensial.
Fase ini berlangsung beberapa jam hingga beberapa hari, tergantung dari jenis mikroorganisme serta lingkungan yang hidup. Selama fase ini perubahan bentuk dan pertumbuhan jumlah individu tidak secara nyata terlihat. Karena fase ini dapat juga dinamakan sebagai fase adaptasi (penyesuaian) ataupun fase-pengaturan jasad untuk suatu aktivitas didalam lingkungan yang mungkin baru. Sehingga grafik selama fase ini umumnya mendatar.
2. Fase tumbuh dipercepat (fase logaritme, fase eksponensial, logaritma phase)
Pada setiap akhir persiapan sel mikroorganisme akan membelah diri.masa ini disebut masa pertumbuhan, yang setiap selnya tidak sama dalam waktu masa persiapan.Sehingga secara berangsur-angsur kenaikan jumlah populasi sel mikroorganisme ini mencapai masa akhir fase pertumbuhan mikroorganisme.
Setelah setiap individu menyesuaikan diri dengan lingkungan baru selama fase lag, maka mulailah mengadakan perubahan bentuk dan meningkatkan jumlah individu sel sehingga kurva meningkat dengan tajam (menanjak). Peningkatan ini harus diimbangi dengan banyak faktor, antara lain:
Faktor biologis, yaitu bentuk dan sifat jasad terhadap lingkungan yang ada, serta assosiasi kehidupan di antara jasad yang ada kalau jumlah jenis lebih dari sebuah.
Faktor non-biologis, antara lain kandungan sumber nutrien di dalam media, temperatur, kadar oksigen, cahaya, dan lain sebagainya.
3. Fase stasioner
Pengurangan sumber nutrien serta faktor –faktor yang terkandung di dalam jasadnya sendiri, maka sampailah puncak aktivitas pertumbuhan kepada titik yang tidak bisa dilampaui lagi, sehingga selama fase ini, gambaran grafik seakan mendatar. Populasi jasad hidup di dalam keadaan yang maksimal stasioner yang konstan.
4. Fase kematian
Fase ini diawali setelah jumlah mikroorganisme yang di hasilkan mencapai jumlah yang konstan, sehingga jumlah akhir mikroorganisme tetap maksimum pada masa tertentu. Setelah masa dilampaui, maka secara perlahan-lahan jumlah sel yang mati melebihi jumlah sel yang hidup. Fase ini disebut fase kematian dipercepat. Fase kematian dipercepat mengalami penurunan jumlah sel, karena jumlah sel mikroorganisme mati. Namun penurunan jumlah sel tidak mencapai nol, sebab sebagian kecil sel yang mampu beradaptasi dan tetap hidup dalam beberapa saat waktu tertentu. Pada fase ini merupakan akhir dari suatu kurva dimana jumlah individu secara tajam akan menurun sehingga grafik tampaknya akan kembali ke titik awal lagi.
Gambaran pertumbuhan mikroorganisme seringkali tidak sesuai seperti yang sudah diterangkan kalau faktor-faktor lingkungan yang menyertainya tidak memenuhi persyaratan.
Tiap-tiap makhluk hidup itu keselamatannya sangat tergantung kepada keadaan sekitarnya, terlebih-lebih mikroorganisme. Makhluk-makhluk halus ini tidak dapat menguasai faktor-faktor luar sepenuhnya, sehingga hidupnya sama sekali tergantung kepada keadaan sekelilingnya. Satu-satunya jalan untuk menyelamatkan diri ialah dengan menyesuaikan diri (adaptasi) kepada pengaruh faktor-faktor luar. Penyesuaian diri dapat terjadi secara cepat serta bersifat sementara waktu, akan tetapi dapat pula perubahan itu bersifat permanen sehingga mempengaruhi bentuk morfologi serta sifat-sifat fisiologi yang turun menurun.