Factors influencing microbial growth

Marlia Singgih WibowoSchool of Pharmacy ITB

Factors related to microbial growth

Intrinsic Factor: pH, moisture content, Redox Potential, nutrition content,antimicrobial content, biological structure, etc.Extrinsic Factor : temperature, Relative humidity, concentration of gaseous in environment, etc.

pHMikroba biasanya tumbuh baik pada rentang pH tertentu.Bakteri tumbuh baik pada rentang pH 4-8, Ragi pada rentang pH 3-6 Fungi dan eukariot lain pada 6,5-7,5, Rentang pH intrasel biasanya lebih sempit. Contoh : E.coli tumbuh pada pH 6,5 -8, tetapi pH intraselnya adalah 7,8. Thiobacillus ferrooxidans tumbuh baik pada pH 2 tetapi pH intraselnya adalah 6,5.pH yang berbeda ini dapat disebabkan oleh karena proses metabolisme yang terjadi di dalam sel, misalnya akumulasi produk metabolisme yang asam atau basa, sesuai kebutuhan pertumbuhannya.

Kelembaban (Moisture content ) dan Aktivitas air (Water activity)

Water content /moisture content : kandungan air di dalam suatu bahan (%W)Water activity (aw = p/po), dimana p= tekanan uap larutan, po=tekanan uap air murni

aw diukur pada temperatur yang sama(satuan 0 – 1,0)RH (Relatif Humidity) = 100 x aw

Potensial oksidasi-reduksi (O/R, Eh)

Mikroba mempunyai derajat sensitifitas tertentu terhadap potensial oksidasi-reduksi dari medium pertumbuhannya.Potensial O/R dari suatu substrat adalah nilai kemudahan substrat tersebut dalam mengeluarkan atau memperoleh elektron.

Potensial O/R suatu sistem disimbolkan Eh. Mikroba aerob memerlukan Eh positif (oksidasi) untuk pertumbuhan sedangkan mikroba anaerob memerlukan Eh negatif.Beberapa bakteri biasanya memerlukan kondisi reduksi untuk permulaan tumbuh (Eh sekitar -200 mv) misalnya Clostridium, sedangkan yang lain ada yang perlu positif Eh, misalnya Bacillus. Mikroba yang tumbuh di bawah kondisi reduksi disebut mikroaerofil (Lactobacilli, Streptococci).

Kandungan nutrisi

airsumber energi (karbon)sumber nitrogenmineralvitamin dan faktor pertumbuhan lain

Extrinsic factor

TemperatureHumidity

Temperature Microbial group Min. Optimum Max.Termophllic 40 – 45 55 – 75 60 – 90

Mesophilic 5 – 15 30 – 40 40 – 47

Psichrophilic -5 - +5 12 – 15 15 – 20 (obligate)

Psichrotroph -5 - +5 25 – 30 30 – 35 (facultative)

Pengaruh temperatur terhadap mikroorganisme

Untuk keperluan produksi : temperatur lingkungan perlu disesuaikan dengan kebutuhan optimum pertumbuhan mikroorganisme produksiUntuk keperluan analisis : temperatur inkubasi selama analisis harus disesuaikan dengan temperatur optimum pertumbuhan mikroba ujiUntuk keperluan sterilisasi : temperatur pemanasan untuk membunuh mikroorganisme kontaminan dihitung berdasarkan beberapa pertimbangan (mis. Jumlah mikroba asal, lama pemanasan, ukuran produk, dll.)

Pengaruh temperatur terhadap mikroorganisme

Kematian mikroorganisme yang disebabkan karena temperatur mengikuti orde pertama, bahwa pada pemberian temperatur lethal, kecepatan kematian tergantung pada jumlah sel hidup yang ada.Persamaan matematiknya :

dN/dt = -c N(kecepatan kematian/rate of death = konstanta proporsionalitas x jumlah sel hidup)Catatan : Tanda minus menunjukkan penurunan jumlah sel.

To get information about number of cells survived after several periods of heating process.The Equation that can be used to integrate from time 0 to t :

Log e (N/N0) = -c tthen :

Log 10 (N/N0) = - k t

Lethal Curve of microorganisms :Nilai D atau waktu pengurangan desimal adalah waktu pada temperatur tertentu bagi populasi yang survive berkurang sebesar 1 siklus log, yaitu 90% atau terjadi pengurangan jumlah mikroba sampai tersisa 10%.

t (waktu)

Log N

N1

N2

D

Dari persamaan tsb kita dapat menurunkan suatu ukuran ketahanan organisme terhadap panas, yang berguna untuk perhitungan proses lethal karena panas.

D = (t2 – t1) (Log N1 – log N2)

Bila pada awal jumlah mikroba adalah 10n dan setelah proses panas menyebabkan penurunan desimal n (nD), maka pada nD, akan ada tinggal 1 mikroba yg survive di dlm produk (karena log 1 = 0).Nilai D pada suatu suhu dinyatakan dalam bentuk :D65, D72, dsb.

Jika kita berikan proses panas lebih lama, misalnya (n+1)D, (n+2)D atau (n+4)D, maka jumlah yg dapat bertahan menjadi 10 -1, 10 -2 atau 10 -4. Hal ini bukan berarti nilainya kurang dari satu, tetapi yang dimaksud adalah terdapat 1 sel mikroba dalam setiap 10 produk, 1 dalam 100 atau 1 dalam 10.000.

Example

Jika D72 Salmonella senftenberg galur 775W (Salmonella yang paling tahan panas) di dalam susu adalah 1,5 detik, jadi proses pasteurisasi HTST (15 detik pada 72 C) akan menghasilkan penurunan jumlah sel 10D. Jika diasumsikan keberadaan Salmonella di dalam susu segar adalah 1 CFU per liter, maka setelah pasteurisasi akan berkurang menjadi 10 -10 CFU per lt atau 1 CFU per (10 10 lt). Hal ini berarti : bila susu tersebut dikemas dalam wadah 1 liter , 1 pak dari 10 10 pak akan mengandung Salmonella.