Mikrobiologi pangan adalah studi terhadap mikroorganisme yang mendiami, membuat, hingga yang merusak makanan.Probiotik yang merupakan bakteri yang baik, menjadi sub-bidang pembahasan yang penting dalam mikrobiologi pangan. Mikroorganisme juga merupakan bagian penting dalam berbagai jenis bahan pangan seperti keju, yoghurt, roti, bir, tempe, dan oncom.
Keamanan pangan
Keamanan pangan merupakan fokus utama di dalam mikrobiologi pangan. Bakteri, virus, dan mikroorganisme lainya menghasilkan toksin yang mengkontaminasi makanan. Namun beberapa mikroorganisme (seperti bacteriocin) juga dipakai untuk meningkatkan keamanan pangan dengan melawan toksin tersebut. Bacteriocin yang telah dimurnikan seperti nisin bisa diaplikasikan secara langsung ke produk pangan. Bakteriofag juga dipakai dalam bidang keamanan pangan karena virus ini mampu membunuh bakteri patogen. Beberapa tahap penyiapan bahan pangan, seperti mengukus, merebus, dan menggoreng dapat mengeliminasi sebagian besar bakteri dan virus. Namun toksin yang telah dihasilkan mungkin tidak bisa diurai dengan panas sehingga beberapa tetap tertinggal di dalam bahan pangan.
Fermentasi
Fermentasi merupakan sebuah proses dimana mikroorganisme digunakan untuk mengubah sumber nutrisi pada bahan pangan sehingga memiliki karakterisitik yang berbeda dengan bahan asalnya.
Ragi telah digunakan sejak lama untuk mengembangkan roti, membuat bir, dan membuat minuman anggur. Bakteri asam laktat digunakan untuk membuat yoghurt, keju, dan acar.
Fermentasi menghasilkan karakteristik bahan pangan yang tidak mudah dihinggapi oleh mikroorganisme yang mampu merusak bahan pangan atau disebut bakteri patogen. Hal tersebut karena proses fermentasi menghasilkan kondisi makanan yang tidak sesuai untuk pertumbuhan bakteri patogen, seperti perubahan tingkat keasaman, kadar gula, kadar garam, dan sebagainya. Fermentasi juga membuat beberapa bahan pangan menjadi lebih mudah dicerna manusia, seperti tempe.
Biopolimer mikrobial
Beberapa mikrob menghasilkan polimer yang bisa digunakan di industri pangan.
- Alginat
Alginat digunakan sebagai bahan pengental (thickening agent). Alginat diproduksi dari alga coklat seperti Laminaria hyperborea dan Laminaria japonica. Disebut biopolimer mikrobial karena alga merupakan eukariot yang tidak termasuk ke dalam kingdom animalia maupun plantae.
- Selulosa
Selulosa merupakan polisakarida sederhana yang terdiri dari satu jenis gula, yaitu glukosa, dan tersusun secara linear dihubungkan dengan sambungan ß-1,4. Meski tersusun dari satu jenis gula, tetapi mekanisme biosintesisnya oleh makhluk hidup cukup kompleks. Tumbuhan bukanlah satu-satunya makhluk hidup yang bisa menghasilkan selulosa. Nata de Coco merupakan salah satu contoh selulosa yang bisa dimakan, yang dihasilkan dari proses mikrob.
Patogen makanan
- Virus perut
Beberapa virus perut (enteric virus, viral gastroenteritis) menyumbang sejumlah besar penyakit. Yang paling terkenal adalah virus hepatitis A, hepatitis E, rotavirus, astrovirus, adenovirus, norovirus, dan sapovirus. Mereka masuk ke dalam tubuh melalui makanan.
- Parasit protozoa
Parasit protozoa yang menginfeksi makanan dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Parasit ini banyak ditemukan di negara miskin dan negara berkembang. Kontaminasi terjadi sejak dipanen hingga makanan siap disajikan, umumnya karena proses yang tidak higienis.
- Mycotoksin
Mycotoksin merupakan satu grup toksin yang dihasilkan dari jamur yang mengkontaminasi bahan pangan, yang mampu menyebabkan penyakit bagi manusia ketika dicerna. Spesies dari jamur Aspergillus, Fusarium, Penicillium, dan Claviceps mampu tumbuh di berbagai komoditas pangan yang dihasilkan manusia dan mampu menghasilkan mycotoksin. Komoditas bahan pangan yang mampu dikontaminasi jamur penghasil mycotoksin yaitu serealia (barley, gandum, jagung, rye), kopi, produk susu, buah-buahan, kacang-kacangan, dan rempah-rempah.
- Vibrio
Vibrio hidup di daerah air asin dan air payau, umumnya mengkontaminasi seafood.
- Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus menghasilkan toksin yang mampu menyebabkan muntah-muntah dan diare ketika tertelan.
- Listeria monocytogenes
Listeria monocytogenes adalah bakteri gram positif yang mampu menyebabkan penyakit listeriosis. Infeksi bakteri Listeria monocytogenes biasanya hanya terjadi pada manusia yang memiliki kekebalan tubuh yang rendah. Namun tingkat kematian akibat infeksi bakteri ini cukup tinggi dibandingkan bakteri patogen lainnya.
- Salmonella
Salmonella merupakan infeksi yang paling terkenal di seluruh dunia. Jenis bahan pangan yang dikontaminasi biasanya adalah produk peternakan berupa daging dan telur, termasuk bahan olahannya seperti daging dalam kaleng.
- Shigella
Shigella merupakan bakteri gram negatif yang mampu menyebabkan gejala diare ringan dengan atau tanpa keluarnya darah, demam, dan sakit otot perut. Komplikasi tingkat lanjut bisa berupa kejang-kejang, keracunan pada usus besar, arthritis reaktif, dan sindrom hemolytic uremic.
Pengujian makanan
Untuk memastikan keamanan produk makanan, uji mikrobiologis seperti pengujian patogen dan mikroorganisme pembusuk diperlukan. Dengan cara ini risiko kontaminasi dalam kondisi penggunaan normal dapat diperiksa dan dan wabah keracunan makanan dapat dicegah. Pengujian produk dan bahan makanan adalah penting pada sepanjang rantai pasok secara keseluruhan karena memungkinkan kekurangan produk dapat terjadi pada setiap tahap produksi. Selain mendeteksi pembusukan, tes mikrobiologis juga dapat menemukan agen kuman, mengidentifikasi ragi dan jamur, dan bakteri salmonella. Untuk salmonella, para ilmuwan juga mengembangkan teknologi cepat dan portabel yang mampu mengidentifikasi varian lain dari Salmonella.
Reaksi berantai polimerase (PCR) adalah metode cepat dan murah untuk menghasilkan jumlah salinan fragmen DNA pada pita tertentu. Atas alasan itu, para ilmuwan menggunakan tes PCR untuk mendeteksi berbagai jenis virus atau bakteri, seperti HIV dan antraks berdasarkan pada pola DNA. Berbagai perangkat tersedia secara komersial untuk membantu ekstraksi asam nukleat patogen makanan, deteksi PCR, dan diferensiasi. Deteksi untai bakteri dalam produk makanan sangat penting bagi semua orang di dunia, karena membantu pencegahan terjadinya penyakit yang ditularkan melalui makanan. Oleh karena itu, tes PCR diakui sebagai detektor DNA untuk memperkuat dan melacak keberedaan untaian patogen dalam makanan olahan yang berbeda.