Tugas MPP

CONTROL BY LOW AND ORGANIC ACIDSYulius Damara Darma Putra

12/329483/TP/102841. Mekanisme antimikrobia pada pH rendah dan asam lemah organikAksi antimikrobia berasal dari asam lemah organik dihasilkan dari kombinasi reaksi molekul tidak terdisosiasi dan ion terdisosiasi. Mikroorganisme penting pada makanan cenderung mempertahankan pH dalam sitoplasma sekitar 6,0 sampai 7,0 pada asidofil dan 7,5 sampai 8,0 pada neutrofil. pH internal diatur dengan erat dan turun sekitar 0,1 unit untuk setiap 1,0 unit perubahan pH lingkungan. Pada transport nutrien dan sintetis energi, mikroorganisme juga menjaga gradien pH transmembran (sekitar 0,5 sampai dengan 1,0 satuan dengan pH alkali ) dan gradien proton (sekitar 200 mV) bersama-sama membentuk gaya proton motif (PMF).

Ketika asam lemah organik ditambahkan ke lingkungan (di dalam makanan) tergantung pada pH makanan, pK asam dan suhu, beberapa molekul terdisosiasi sementara molekul lain tidak terdisosiasi, sebagai hasil konsentrasi H+ dalam meningkatkan pH lingkungan dengan mengganggu gradien proton transmembran dari sel mikrobia. Untuk mengatasi hal ini, sel-sel mengangkut proton melalui pompa proton yang menyebabkan kehilangan energi dan penurunan pHi. Struktur pada permukaan sel, membran luar atau dinding sel, membran dalam atau membran sitoplasma, dan ruang periplasmic juga terpapar konsentrasi H+ .Hal ini dapat mempengaruhi ikatan ion dari makromolekul dan dengan demikian dapat mengganggu struktur tiga dimensi mereka dan beberapa fungsi.

Pada pH propionat > laktat > sitrat. Demikian pula pada pH lebih rendah dan konsentrasi yang lebih tinggi, asam lebih bersifat antimikrobia. Kelarutan asam dalam air ini juga penting untuk efek yang diinginkan. Asetat, propionat, laktat, dan sitrat sangat larut dalam air, sedangkan benzoat (50 g %), sorbate (0.16 g %) dan paraben (0.02-0,16 g %) sulit larut dalam air, dengan demikian, pada konsentrasi yang sama memiliki efektivitas yang berbeda. Dalam banyak penelitian yang efektivitas anitmikrobial asam terhadap mikroorganisme dinyatakan dalam sebuah basis ( gram dalam 100 ml ). Namun, asam organik lemah bervariasi dalam berat molekul sehingga pada konsentrasi yang sama mereka memiliki jumlah molekul yang berbeda dan menghasilkan berbagai konsentrasi molekul tidak terdisosiasi serta dipisahkan ion. Untuk perbandingan, lebih baik menggunakan asam pada sebuah molar sebagai dasar konsentrasi. Asam organik juga berbeda dalam sifat mengatur kemudahan dalam memasuki sel (lipofilik). Asam asetat dan propionat lebih bersifat lipofilik (larut air) daripada asam laktat sehingga lebih efektif berperan antimikrobia dari asam laktat. Sitrat diangkut melalui membran oleh mekanisme transpor spesifik ( citrate permease ) dan kurang efektif daripada asam lipofilik. Banyak mikroorganisme dapat menghasilkan anion dari asam lemah, seperti asetat, laktat, sitrat. Penggunaan garam asam ini bisa mengurangi efek antimikrobia pada ph yang lebih tinggi. Beberapa asam menunjukkan efek sinergis ketika digunakan dalam kombinasi yang sesuia ( misalnya asetat dan asam laktat; propionat dan asam sorbat ) atau dengan pengawet lain ( misalnya asam benzoat dengan nisin; propionat, asetat, asam laktat dengan nisin atau pediocin ach; propionate atau benzoate dengan CO2 )B. Sumber makanan

Ph normal makanan bervariasi dari rentang sangat asam ( 3.0; jus jeruk ) hingga basa (ph 9.0; putih telur). Ph awal sangat berpengaruh pada efek antimikrobia dari asam. Asam lebih bersifat inhibitor dalam makanan pada pH yang lebih rendah. Tindakan buffering komponen makanan juga mengurangi keefektifan pH rendah. Nutrisi juga dapat memfasilitasi perbaikan kerusakan sublethal mikrobia akibat perlakuan asam.C.Sifat mikroorganismeMikroorganisme penting dalam makanan sangat bervariasi dalam batas ph rendah yang memungkinkan pertumbuhannya. Secara umum, bakteri Gram negatif lebih sensitif terhadap pH rendah daripada bakteri Gram positif, yeast dan mold paling sensitif terhadap pH rendah atau kondisi sangat asam. Bakteri fermentatif lebih tahan terhadap pH lebih rendah daripada bakteri respiratif, hal tersebut mungkin disebabkan mereka mampu menahan perubahan pH eksternal serta menahan sedikit perubahan pH internallebih rendah. Kemampuan yeast dan mold untuk menahan pH rendah dipengaruhi oleh beberapa faktor. Sifat antimikrobia asam organik ditingkatkan oleh panas, aw rendah , kehadiran beberapa bahan pengawet lain, dan penyimpanan pada suhu rendah. Efek penghambatan asam lemah berkurang pada jumlah mikrobia yang lebih banyak, populasi mikroba campuran, metabolisme asam seperti laktat oleh salah satu spesies yang tahan dapat mengurangi konsentrasi efektif melawan spesies sensitif lainnya, memungkinkan mikrobia lainnya dapat tumbuh. Beberapa mikroorganisme penting dalam makanan, seperti beberapa strain Salmonella yang mirip determinan genetiknya memungkinkan mereka untuk tumbuh dengan konsentrasi asam yang lebih tinggi atau pH rendah daripada strain lain dari spesies yang sama. Toleransi asam berhubungan dengan kelebihan produksi kelompok protein ( stress protein ) oleh strain.Akhirnya, mikroorganisme berbeda dalam sensitivitas terhadap asam organik. Ragi dan mold sangat sensitif terhadap asam propionat dan sorbat, bakteri lebih sensitif terhadap asam asetat. Spora bakteri pada pH lebih rendah menjadi rentan terhadap perlakuan panas dan tidak bergerminasi dan tidak tumbuh pada aw minimum pertumbuhan. Juga efek inhibitori oleh NO2 melawan spora lebih efektif pada kisaran pH pertumbuhan yang lebih rendah.4.Asam spesifik yang digunakan untuk menghambat pertumbuhan :

a. Bakteri Gram negatif :Asam asetat (Salmonella sp.), Asam sorbat (Pseudomonas sp., Escherichia coli, Serratia sp., Salmonella sp.)b. Yeast : Asam benzoat, Asam sorbat (Saccharomyces spp.), Parabens c. Molds: Asam benzoat (Aspergillus spp.), Asam propionat, Asam sorbat, Parabens

5. Sifat-sifat antimrobia dari asam asetat, asam propionate, asam laktat, asam benzoate, dan paraben

A. Asam asetatAsam asetat digunakan biasanya sebagai cuka ( 5 sampai 10 % asam asetat ) atau sebagai garam natrium dan kalsium pada kadar 25 % atau kadar yang lebih tinggi dalam pickles, salad dressing, dan saus. Hal ini lebih efektif terhadap bakteri daripada yeast dan mold. Bakteri yang tumbuh lebih baik di atas pH 6.0 lebih dihambat. Konsentrasi penghambatan dari asam tidak terdisosiasi yaitu 0.02% melawan Salmonella spp., 0,01% melawan Staphylococcus aureus, 0.02% melawan Bacillus cereus, 0,1% melawan Aspergillus spp. dan 0,5% melawan Saccharomyces spp. Tindakan penghambatan asam asetat dihasilkan melalui penetralan gradien elektrokimia membran sel sehingga mendenaturasikan protein dalam sel. Selain digunakan dalam makanan, asam asetat telah direkomendasikan untuk digunakan (1-2%) dalam mencuci atau membersihkan karkas untuk mengurangi tingkat bakteri.B. Asam propionatAsam propionat digunakan sebagai garam kalsium dan natrium pada 1000 hingga 2000 ppm (0,1 0,2%) dalam roti, produk roti, keju, selai dan jeli, dan puree tomat. Hal ini efektif melawan mold dan bakteri tetapi hampir tidak efektif terhadap yeast pada konsentrasi yang digunakan dalam makanan. Konsentrasi penghambatan asam tidak terdisosiasi adalah 0,05% terhadap mold dan bakteri. Tindakan antimikroba diproduksi melalui pengasaman sitoplasma serta destabilisasi gradien proton membran.C. Asam laktatAsam laktat digunakan sebagai asam atau garam sodium dan kalium hingga 2% dalam minuman berkarbonasi, dressing salad, acar sayur, produk daging olahan panas rendah, dan saus. Asam laktat kurang efektif daripada asetat, asam benzoat, atau asam propionat, tetapi lebih efektif daripada asam sitrat. Hal ini lebih efektif terhadap bakteri tapi kurang efektif terhadap yeast dan mold. Asam laktat menghasilkan efek penghambatan terutama dengan menetralisir gradien proton membran. Garam sodium dari asam laktat juga dapat mengurangi aw. Asam laktat L (+)- lebih disukai daripada asam laktat D (-)- berlebih sebagai pengawet makanan. Ini juga telah direkomendasikan pada kadar 1 hingga 2% untuk membersihkan karkas hewan untuk mengurangi jumlah mikrobia.D. Asam benzoat Asam benzoat digunakan sebagai asam atau garam sodium pada 500 hingga 2000 ppm ( 0,05 untuk 0.2 % ) dalam banyak produk pH rendah, seperti minuman beralkohol, pickles, confectioneries, mayonaise dan salad dressing, mustard, dan keju. Asam benzoat lebih efektif terhadap yeast dan mold dari bakteri. Efek penghambatan yang dihasilkan oleh kedua bentuk asam tidak terdisosiasi dan terdisosiasi. Konsentrasi penghambatan oleh asam tidak terdisosiasi yaitu 0,01 hingga 0,02 % terhadap bakteri dan 0,05 hingga 0.1 % terhadap yeast dan mold. Tindakan Penghambatan dihasilkan dalam beberapa cara. Asam benzoat menghambat fungsi banyak enzim yang diperlukan untuk fosforilasi oksidatif. Seperti halnya asam lain, itu juga menghancurkan membran potensial. Selain itu, itu menghambat fungsi protein membran.E. Parabens ( ester asam p-hydroxybenzoic ) Parabens yang digunakan sebagai metil, etil, butil, atau propil parabens. Mereka berperan sebagai agen antimikrobia. Karena tingginya nilai pKa, parabens lebih efektif pada ph tinggi dan efektif melawan bakteri, yeast, dan mold. Mereka digunakan pada 100 hingga 1000 ppm ( 0,01 untuk 0,1 % ) dalam alkohol dan minuman beralkohol, buah kaleng, jams dan jellies, pickles, confectioneries, salad dressing. Konsentrasi penghambatan asam tidak terdisosiasi yaitu 0,05 hingga 0,1 % terhadap yeast, mold, dan bakteri. Propyl- dan butil paraben lebih bersifat inhibitor dari yang lain.

Parabens menghasilkan tindakan antimikrobia dengan bekerja pada beberapa sasaran sel mikrobia. Mereka menghambat fungsi beberapa enzim. Mereka larut dalam membran lipid dan turut campur dengan fungsi membran, termasuk transportasi nutrisi. Mereka juga mengganggu sintesis protein, RNA, dan DNA.Di samping itu mereka menghancurkan membran potensial.