PERANAN MIKROORGANISME DALAM INDUSTRI PANGAN DAN NON-PANGAN

       Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari organisme hidup yang berukuran sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang melainkan dengan bantuan mikroskop. Organisme yang sangat kecil ini disebut sebagai mikroorganisme, atau kadang-kadang disebut sebagai mikroba, ataupun jasad renik.       Mikroorganisme adalah makhluk hidup yang kecil penuh dengan misteri, karena kecilnya sehingga tidak dapat dilihat dengan mata langsung, harus menggunakan alat pembesar berupa miskroskop. Mikroorganisme dapat melakukan berbagai proses metabolisme di dalam tubuhya sehingga mikroorganisme dapat dimanfaatkan sebangai mesin hayati penghasil senyawa-senyawa organik yang diperlukan baik yang berkaitan dengan pangan maupun nonpangan. Mikroorganisme yang umum digunakan dalam industri terutama yang tergolong bakteri, kapang, dan khamir atau yeast.

       Dunia mikroorganisme terdiri dari 5 kelompok organisme, yaitu bakteri, protozoa, virus, algae, dan cendawan. Mikroorganisme sangat erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Beberapa diantaranya bermanfaat dan yang lain merugikan. Mikroorganisme yang bermanfaat antara lain: yang menghuni tubuh (flora normal), beberapa mikroorganisme yang terlibat dalam proses fermentasi makanan: pembuatan keju, anggur, yoghurt, tempe/oncom, kecap, dll, produksi penisilin, sebagai agens biokontrol, serta yang berkaitan dengan proses pengolahan limbah. Mikroorganisme yang merugikan, antara lain yang sering menyebabkan berbagai penyakit (hewan, tumbuhan, manusia), diantaranya: flu burung yang akhir-akhir ini menggemparkan dunia termasuk Indonesia, yang disebabkan oleh salah satu jenis mikroorganisme yaitu virus. Selain itu, juga terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang dapat menyebabakan pencemaran lingkungan.

       

Bila bahan baku yang murah dapat diubah menjadi bahan yang berguna, maka proses ini dilaksanakan sebangai industri. Persyaratan suatu proses industri mikroba adalah:

1.      Organisme.Organisme yang digunakan harus mampu menghasilkan produk dalam jumlah yang tinggi. Mikroba haruslah memiliki ciri yang stabil, pertumbuhanya cepat dan non-patogen.

2.      Medium.Substrat yang dugunakan oleh mikroba harus murah dan mudah diperoleh dalam jumlah besar. 

3.     Produk yang dihasilkan mudah diperoleh dan dimurnikan.

B.  Sumber dan cara memperoleh mikroba.

a.       Sumber.Sumber-sumber mikroba yang digunakan dalam industri adalah: 

1.      Alami : alam.  

2.      Lembaga koleksi kultur: jumlah dan jenis beragam. 

b.      Cara memperoleh. 

1.       Isolasi: pemisahan suatu kultur mikroba dari campuran biakan mikroba di alam  untuk memperoleh sel individu yang diinginkan untuk industri.Hal-hal yang harus diperhatikan: menentukan sampel apa yang akan diambil dari alam, lokasi dan media apa yang akan digunakan.Metode pengambilan sampel: padatan (tanah, serpihan batu, kayu dll) diambil dengan menggunakan spatula atau pinset steril disimpan menggunakan kantong plastik steril, cairan atau semi cair (air, lumpur dll) diambil dengan menggunakan pipet steril disimpan menggunakan botol atau tabung polipropilen steril dalam suhu rendah.Teknik isolasi: Penggoresan (streak-plate) & penyebaran (spread-plate), penuangan (pour-plate), kultur yang diperkaya (enrichment culture), pengenceran berseri (serial-dilution), isolasi sel tunggal.  

2.      Seleksi.Tujuan untuk mendapatkan galur dengan kinerja terbaik, rendemen lebih tinggi, tidak menghasilkan produk sampingan yang tidak dikehendaki, peningkatan kemampuan penggunaan sumber C dan N yang murah, penurunan biaya produksi, perubahan morfologi sel menjadi bentuk yang lebih mudah dipisahkan dari produk dengan pendekatan genetik. 

3.      Identifikasi.Metode untuk identifikasi mikroba adalah dengan menggunakan ciri/karakteristik: morfologi, nutrisional, kultural, metabolik, susunan kimiawi, susunan antigen, patogenik, dan genetik.Contoh: - tidak terdapat bakteroklorofil- sel tidak berbentuk filamen- gram positif- berbentuk batang- menghasilkan endospora- katalase positif- aerobik- nitrit negatif- VP (Voges Proskauer) negatifMaka mikroba yang dimaksud adalah Bacillus megaterium

C. Kriteria mikroorganisme yang dimanfaatkan dalam industri.

       Mikroba yang dimanfaatkan dalam industri harus memenuhi kualifikasi: 

1.      Mampu berkembang cepat dalam media yang disediakan dan mudah dibudidayakan dalam jumlah yang besar.  

2.      Mampu bertahan dengan sifat fisiologi konstan pada kondisi yang diinginkan, menghasilkan enzim-enzim yang diperlukan, serta melangsungkan perubahan kimia yang diinginkan.  

3.      Pada kondisi seperti itu, mikroba harus mampu melangsungkan transpormasi-transpormasi dengan relatif sederhana dan dalam kondisi lingkungan yang dimodifikasi. Karena reaksi enzimatik pada umumnya eksotermik, maka tidak perlu menggunakan energi luar yang besar kuantitasnya.  

4.       Dapat disimpan dalam jangka waktu yang panjang.  

5.      Dapat dikembangkan dengan rekayasa genetik.

 D. Pemanfaatan mikroba dalam industri.

Beberapa contoh pemanfaatan mikroorganisme dalam industri adalah: 

1.      Produksi massa sel: protein sel tunggal untuk pakan ternak, manusia dan pestisida.  

2.      Penggunaan bagian-bagian dari sel: biokatalis (enzim), polisakarida (xantan, alginat), pigmen dan lipid.  

3.      Fermentasi untuk produksi metabolit primer: alkohol, asam organik, vitamin dan lain-lain. 

4.      Fermentasi untuk produksi metabolit sekunder: antibiotik, toksin, dan komponen flavor.  

5.      Aplikasi aktivitas mikroorganisme dalam: 

a.       Pengawetan seperti keju, yoghurt, pikel. 

b.      Pengolahan seperti roti, kecap. 

c.  Pengolahan limbah dan pembersihan bahan-bahan beracun seperti penghilangan fosfat,H₂S dan lain-lain.  

6.      Bidang pertanian: merangsang fiksasi nitrogen.  

7.  Proses dalam berbagai industri di luar industri makanan dan minuman, umpamanya meningkatkan atau menjaga kualitas tekstil dan serat ataupun bahan kayu dan lain-lain. 

        Banyak reaksi kimia dapat berlangsung dengan memanfaatkan mikroorganisme pada kondisi terkontrol. Beberapa reaksi yang sudah lama dikenal dan sudah dipelajari dalam satuan-satuan proses, antara lain: oksidasi reduksi, hidrolisis dan esterfikasi. Namun demikian, masih banyak reaksi kimia yang dilangsungkan atas bantuan mikroorganisme, namun sangat kompleks dan tidak mudah diklasifikasi.

      Medium yang digunakan untuk menghitung total mikroorganisme pembentuk asam di dalam bahan pangan mengandung indikator, dimana pembentukan asam oleh koloni mikroorganisme akan mengubah pH medium disekitarnya sehingga terjadi perubahan warnah, akibatnya koloni pembentuk asam akan mudah dibedakan dari koloni lainnya dan mudah dihitung. Untuk mikroorganisme yang memproduksi asam dalam jumlah tinggi digunakan indikator ungu bromcresol, hijau atau biru bromcresol. Untuk mikroorganisme yang memproduksi asam dalam jumlah yang sedang, digunakan indikator merah fenol. Perhitungan koloni pada medium spesifik didasarkan atas beberapa karakteristik yakni: ciri-ciri koloni seperti ukuran, bentuk, warna dan reaksi biokimia didalam medium, misalnya produksi asam atau hidrolisis arginin, identifikasi dengan cara mengambil koloni yang terpisah dari cawan dan menginokulasikannya pada berbagai medium uji yang berbeda-beda.

 E.    Kelemahan penggunaan mikroba dalam industri makanan.

       Salah satu kelemahan dari penggunaan mikroba dalam industri makanan adalah dapat menyebabkan keracunan. Sebelum membahas mengenai senyawa racun dari mikroba, perlu terlebih dahulu dipahami dua istilah yang mirip pengertiannya, yaitu infeksi dan keracunan. Infeksi adalah suatu istilah yang digunakan bila seseorang setelah mengkonsumsi makanan atau minuman yang mengandung bakteri patogen mendapat gejala-gejala penyakit. Keracunan yang juga disebut intoksikasi disebabkan menkonsumsi makanan yang telah mengandung senyawa beracun yang diproduksi oleh mikroba, baik bakteri maupun kapang.

       Beberapa senyawa racun yang dapat menyebabkan intoksikasi adalah:

1.      Bakteri. 

a.      clostridium botulinum.        

Senyawa beracun yang diproduksi clostridium botulinum disebut botulinin dan keracunan yang ditimbulkan akibat mengkonsumsi makanan yang mengandung botulinin disebut botulisme. Botulininmerupakan neurotoksin yang sangat berbahaya bagi manusia dan sering akut dan menyebabkan kematian. 

b.      Pseudomonas cocovenenans        

Senyawa beracun yang dapat diproduksi oleh Pseudomonas cocovenenans adalah toksoflavin dan asam bongkrek. Pada umumnya tempe bongkrek yang jadi atau berhasil dengan baik (kompak dan putih warnahnya) hanya ditumbuhi kapang tempe Rhizopus oligosporus, tetapi tempe yang gagal dan rapuh disamping R. oligosporus biasanya juga tumbuh sejenis bakteri yang disebut Pseudomonas cocovenenans, bakteri yang sebenarnya tidak dikehendaki ada dalam tempe bongkrek. Bakteri ini yang menyebabkan terbentuknya toksin dalam tempe bongkrek. 

2.      Kapang.        

Mikotoksin merupakan senyawa beracun yang diproduksi oleh kapang (mold) atau jamur. Perlu dijelaskan bahwa tidak semua kapang memproduksi toksin, bhkan beberapa diantaranya berguna bagi proses pengolahan makanan seperti tempe, tauco, kecap dan keju. Toksin yang terbentuk terdifusi ke dalam makanan sehingga kebiasaan menghilangkan atau mengerok kapang dari permukaan makanan tidak dapat menghilangkan bahaya racun yang sudah terlanjur tersebar. Karena itu cara tersebut sebaiknya dihindarkan.       Mikotoksin yang terkenal adalah aflatoksin. Aflatoksin adalah senyawa beracun yang diproduksi olehAspergillus flavus, atau oleh jenis Aspergillus lainnya misalnya Aspergillus parasiticus