MIKROBIOLOGI KLINIK
I. Specimens
- Mikrobiologis klinik adalah mikrobiologis yang memiliki tugas mengisolasi dan identifikasi mikroorganisme dari spesimen klinik, dan untuk melakukannya secepat mungkin
- Specimen-materi dari manusia yang diujikan, diperiksa, atau dikaji untuk mengetahui ada dan tidaknya mikroorganisme spesifik
1.
Untuk kepentingan keamanan, spesimen harus ditangani
secara hati-hati; peringatan keamanan secara universal telah direkomendasikan
oleh CDC dalam bentuk informasi mengenai penanganan spesimen yang aman
2.
Specimen harusnya dapat:
a.
Mewakili area yang sakit
b.
Cukup dalam hal jumlah supaya dapat digunakan dalam
berbagai macam uji diagnosa
c.
Terhindar dari kontaminasi, biasanya oleh
mikroorganisme indigenous pada kulit dan membran mukosa
d.
Dapat diuji kembali ke laboratorium klinik
e.
Diuji secara tepat secara lengkap dengan beberapa
antimikroba
- Koleksi
1.
Sterile swabs-digunakan untuk mengoleksi specimen
dari kulit dan membran mukosa; dengan resiko kontaminasi lebih besar dan
memiliki kapasitas volume yang terbatas, sehingga penggunaan cara ini umumnya
diragukan
2.
Needle aspiration-digunakan untuk koleksi darah dan
cairan cerebrospinal; mikroorganisme pada permukaan kulit harus dapat dikeluarkan dengan menggunakan
teknik antiseptik strigent; antikoagulan digunakan untuk mencegah blood
clotting
3.
Intubasi-digunakan untuk mengoleksi spesimen dari
lambung
4.
Catheterisasi-digunakan untuk mengoleksi dari urin
5.
Penampungan urin pertengahan yang bersih-urin
pertama yang dikeluarkan dibiarkan tidak dikoleksi, karena ini memungkinkan
terkontaminasi dengan organisme pada permukaan
6.
Sputum-sekresi mukosa yang dikeluarkan dari
paru-paru, bronchi, dan/atau trachea
- Penanganan-termasuk bahan tambahan khusus (seperti, antikoagulan) dan pelabelan yang tepat
- Transport-harus tepat waktu; kontrol temperatur mungkin dibutuhkan; perlakuan khusus mungkin dibutuhkan pada anaerob
II. Identifikasi mikroorganisme dari spesimen
- Mikroskopik-pemerikasaan langsung spesimen, atau pemerikasaan spesimen setelah beberapa prosedur pewarnaan
- Pertumbuhan dan karakteristik biokimia
1.
Virus-diidentifikasi melalui isolasi kultur sel
(jaringan), melalui immunodiagnosis, dan deteksi molekuler
- Kultivasi Viral 1) kultur sel-virus dideteksi dari efek sitopatik (terlihat perubahan morfologi pada sel inang) atau hemadsorption (pengikatan sel-sel darah merah pada sel-sel terinfeksi) 2) telur berembrio-virus dapat diinokulasi kedalam allantoic cavity, amniotic cavity, atau the chorioallantoic cavity; virus terdeteksi dengan adanya perkembangan pocks pada membran chorioallantoic, perkembangan hemagglutinins pada cairan allantoic dan amniotic, dan dari matinya embrio 3) laboratorium hewan (misalnya, menyuntik tikus)-terlihat sebagai tanda penyakit atau kematian
- Tes Serologi (misalnya, antibodi monoklonal melalui immunofluorescence) dapat digunakan untuk mendeteksi virus pada kultur jaringan hidup
2.
Fungi
a.
Pemeriksaan mikroskopik langsung dengan fluorescent
dyes
b.
Pemeriksaan kultur
c.
Tes Serologi atau antibodi antifungi
d.
Yeast can be identified by the use of rapid ID
methods
3.
Parasit-diidentifikasi melalui pemeriksaan spesimen
dari telur, cysts, larva, atau sel-sel vegetative; beberapa tes serologi dapat
dilakukan
4.
Bacteri (selain rickettsias, chlamydiae, dan
mycoplasma)
a.
Isolasi dan menumbuhkan bakteri dapat dilakukan
sebelum beberapa tes diagnosa
b.
Identifikasi awal dapat disarankan melalui sumber
spesimen; kenampakan mikroskopik dan reaksi gram; pola pertumbuhan pada media
selektif, difensial, dan media lainnya; dan melalui hemolytic, metabolic, dan
kelengkapan fermentasi
c.
Setelah kultur murni didapatkan, tes-tes biokimia
khusus dapat dilakukan
5.
Rickettsias-diidentifikasi melalui immunoassays atau
isolasi (sesudahnya dapat lebih terlihat)
6.
Chlamydiae-diidentifikasi melalui pewarnaan Giemsa,
pewarnaan immunofluorescent jaringan dengan antibodi anticlamidia, DNA probes,
dan PCR
7.
Mycoplasma-diidentifikasi secara immunologi atau
melalui penggunaan DNA probes
III. Tes Kerentanan
- Terpikirkan bahwa diperlukan dilakukannya beberapa tes penting
- Digunakan untuk membantu keputusan fisik penggunaan obat apa dan dosisnya
IV. Komputer pada Mikrobiologi Klinik
A.
Permintaan Test-permintaan khusus, data pasien, dan
nomer assesi
B.
Pengeluaran hasil
C.
Pencetakan laporan-format fleksibel untuk bertemu
dengan kebutuhan physician
D.
Managemen laboratorium
E.
Diinterfase dengan perlengkapan automasi
MIKROBIOLOGI PANGAN
I. Pertumbuhan Mikroorganisme
pada Makanan
- Faktor-faktor Intrinsik
1.
Kandungan Makanan
a.
Karbohidrat-kebanyakan tidak menyebabkan bau
b.
Protein dan atau lemak menyebabkan berbagai bau
busuk (misalnya, putrefaksi)
2.
pH-pH rendah menyebabkan yeast dan jamur menjadi
dominan, pH lebih tinggi menyebabkan bakteri menjadi dominan, pH lebih tinggi
lagi dapat mengakibatkan putrefaksi (pemecahan protein secara anaerob yang
melepaskan komponen amine berbau)
3.
Struktur fisik mempengaruhi jalannya dan meluasnya
kerusakan
a.
Penggilingan dan pencampuran (seperti, sosis dan
hamburger) meningkatkan luas permukaan, merubah struktur sel, dan mendistribusi
mikroorganisme keseluruh makananan
b.
Sayuran dan buah-buahan memiliki kulit luar yang
melindunginya dari kerusakan; kerusakan mikroorganisme karena memiliki enzim
yang melemahkan dan mempenetrasi beberapa selaput pelindung
4.
Adanya air dan aviabilitasnya
a.
Pengeringan (menghilangkan air) mengontrol atau
mengeliminasi kerusakan makanan
b.
Penambahan garam atau gula menurunkan aviabilitas
air yang membantu mengurangi kerusakan oleh mikroba
c.
Meskipun demikian kerusakan dapat terjadi disebabkan
oleh beberapa mikroorganisme
1.
Osmophilic-menyukai tekanan osmosis tinggi
2.
Xerophilic-menyukai aviabilitas air rendah
3.
Oksidasi-potensial reduksi dapat dipengaruhi
(diturunkan) oleh pemasakan, pembuatan makanan lebih rentan terhadap kerusakan
anaerob
4.
Kebanyakan makanan mengandung substansi antimikroba
alamiah (seperti, buah-buahan dan sayuran, susu dan telur, saus pedas, ramuan
dan bumbu-bumbu, dan teh hijau dan hitam yang tidak difermentasi)
- Faktor Ekstrinsik
1.
Temperatur dan kelembaban relatif-pada kelembaban
relatif yang lebih tinggi, pertumbuhan mikroba terlihat lebih cepat, meski pada
temperatur yang lebih rendah
2.
Atmosfer-Oksigen biasanya mendukung pertumbuhan dan
kerusakan saat penyusutan makanan yang diwraping sejak oksigen dapat memasuki
plastik; CO2 tinggi cenderung menurunkan pH dan mengurangi kerusakan; modified
atmosphere packaging (MAP)/pengemasan atmosfer modifikasi melibatkan penggunaan
materi modern shrink wrap materials dan tehnologi vakum untuk pengepakan
makanan pada atmosfer yang diinginkan (seperti, CO2 tinggi)
II.
Pertumbuhan Mikroba dan Kerusakan Makanan
A.
Daging dan produk dari susu merupakan lingkungan
yang ideal bagi kerusakan mikroorganisme karena kandungan nutrisi berharga yang
tinggi dan adanya karbohidrat, lemak dan protein yang mudah dicerna;
proteolisis (aerob) dan putrefaksi (anaerob) dekomposisi protein; pada
kerusakan susu yang tidak dipasteurisasi terjadi empat langkah suksesi
mikroorganisme
B.
buah-buahan dan sayuran memiliki kandungan protein
dan lemak lebih rendah dibanding daging dan produk dari susu dan mengalami
kerusakan yang berbeda-beda; adanya karbohidrat yang mudah dicerna pada sayuran
memudahkan terjadinya kerusakan oleh bakteri; potensial oksidasi reduksi tinggi
disukai oleh bakteri aerob dan fakultatif; jamur biasanya mengawali kerusakan
pada semua buah
C.
Produk jeruk beku adalah proses minimal dan dapat
dirusak oleh lactobacilli dan yeasts
D.
biji-bijian, jagung, dan kacang-kacangan dapat rusak
ketika berada pada kondisi lembab; ini dapat mengakibatkan produksi substansi
toksik, termasuk aflatoxins dan fumonisins
1.
Ergotisme disebabkan oleh alkaloid hallusinogenik
yang diproduksi oleh jamur pada jagung dan biji-bijian
2.
Aflatoxins-molekul planar yang intercalate ke DNA
dan bertindak sebagai mutagen frameshift dan karsinogen; jika dikonsumsi oleh
sapi, alflatoksin dapat muncul pada susu; juga telah ditemukan pada beer,
coklat, raisin, dan makanan dari kedelai; sensitivitas aflatoxin dapat
dipengaruhi oleh penyakit yang diderita sebelumnya (seperti, infeksi hepatitis
B meningkatkan sensitivitas)
3.
Fumonisins-fungi kontaminan pada jagung; menyebabkan
penyakit pada hewan dan kanker esophageal pada manusia; mengacaukan sintesis
dan metabolisme sphingolipids
E.
kerang-kerangan dan ikan-ikanan dapat terkontaminasi
oleh toksin alga, yang menyebabkan berbagai penyakit pada manusia
- Mengontrol Kerusakan Makanan
A.
Penghilangan mikroorganisme melalui filtrasi pada
air, anggur, jus beer, soft drinks dan cairan lain dapat menyebabkan populasi
bakteri menjadi rendah atau eliminasinya seratus persen
B.
Temperatur rendah-refrigeration dan/atau pebekuan
memperlambat pertumbuhan mikroba namun tidak dapat mencegah kerusakan
C.
Temperatur tinggi
1.
Pengalengan
a.
Makanan kaleng dipanaskan pada wadah khusus disebut
tabung kimia hingga 115°C selama 25-100
menit untuk membunuh mikroorganisme perusak
b.
Makanan kaleng dapat mengalami kerusakan meskipun
ada keamanan tindakan pencegahan; kerusakan dapat disebabkan kerusakan sebelum
pengalengan, selama proses pengalengan, atau kebocoran karena terkontaminasi
air pada seluruh lapisan kaleng saat pendinginan
2.
Pasteurisasi-membunuh organisme penyebab penyakit;
secara substansi mengurangi jumlah organisme perusak
a.
Low-temperature holding (LTH)-6/penanganan
temperatur rendah
b.
8°C selama 30 menit
c.
High-temperature short-time (HTST)-71°C selama 15
detik
d.
Ultra-high temperature (UHT)-141°C selama 2 detik
e.
waktu pasteurisasi yang pendek meningkatkan rasa dan
memperpanjang shelf life
3.
Perlakuan pemanasan berdasarkan proses statistik
melibatkan probabilitas yang menyebabkan jumlah mikroorganisme hidup ada di
bawah level tertentu setelah waktu tertentu pada temperatur spesifik
D.
Aviabilitas air-prosedur dehidrasi meniadakan air
dan meningkatkan konsentrasi larutan (seperti, freeze-drying)
E.
Pengawetan Kimiawi
1.
Berdasarkan U.S. Food and Drug Administration (FDA);
pengawetan tergolong sebagai "generally recognized as safe" atau
GRAS/umumnya dikenal aman; termasuk asam organik sederhana, ethylene oxide
sebagai gas pensteril, sodium nitrite, dan ethyl formate; mempengaruhi
mikroorganisme melalui perusakan faktor kritik
2.
Effektivitas tergantung pH; nitrit membasmi
Clostridium botulinum, namun beberapa diketahui karena adanya potensi membentuk
karsinogen nitrosamines ketika daging diawetkan dengannya saat dimasak
F.
Radiasi-Radiasi nonionisasi (ultraviolet atau UV)
digunakan pada permukaan peralatan yang digunakan untuk mengolah makanan, namun
tidak mempenetrasi makanan; penetrasi ionisasi (radiasi gamma) baik namun harus
digunakan pada makanan lembab untuk memproduksi peroksida, yang sensitif
oksidasi bahan sel (radappertization); radiasi ionisasi digunakan pada
seafoods, buah-buahan, sayuran, dan daging
G.
Penghambatan menggunakan produk mikroba
1.
Bacteriocins-protein bakteriosidal yang dihasilkan
oleh bakteri; aktif membasmi hanya pada bakteri yang secara dekat berhubungan
(seperti, nisin)
2.
Bacteriocins mengacaukan perlawanan daya proton sama
seperti terjadinya penghambatan sintesis murein atau pengaruh seperti deterjen
pada membran sitoplasma
IV. Penyakit disebabkan oleh Makanan
A.
Sakit akibat makanan berpengaruh besar bagi seluruh
dunia; baik itu infeksi atau intoksikasi; yang berhubungan juga dengan
kurangnya perilaku hygien
B.
Infeksi Penyakit dari Makanan
1.
Disebabkan termakannya mikroorganisme, diikuti
dengan pertumbuhan, invasi jaringan, dan atau pelepasan toksin
2.
Salmonellosis-disebabkan oleh bermacam-macam serovar
Salmonella; biasanya ditransmisikan melalui daging, unggas, dan telur; dapat
meningkat dari kontaminasi makanan oleh pekerja pemroses makanan dan pekerja
restoran dan juga pada proses pengalengan
3.
Campylobacter jejuni-ditransmisikan melalui produk
unggas, susu murni, dan daging merah yang tidak dimasak atau kurang matang;
melalui pencegahan transmisi saat memasak
4.
Listeriosis-ditransmisikan melalui produk dari susu
5.
Enteropathogenic, enteroinvasive, dan
enterotoxigenic Escherichia coli
a.
Disebarkan melalui rute oral fekal; ditemukan pada
produk daging, minuman buah tidak dipasteurisasi, dan pada buah-buahan dan
sayuran
b.
Pencegahan melalui pencegahan kontaminasi makanan pada
semua tingkat yaitu produksi, penanganan, dan pemasakan; irradiasi gamma
mungkin dapat digunakan dikemudian hari sebagai tindakan pencegahan dan
pengukuran kontrol
6.
Penyakit Variant Creutzfeld-Jakob-ditransmisikan
dari konsumsi daging dari ternak yang terinfeksi; transmisi antara hewan
disebabkan penggunaan jaringan mammalia pada makanan hewan ruminansia;
pencegahan dan kontrol susah dilakukan
7.
Makanan ditransport dan dikonsumsi saat belum
dimasak dapat meningkatkan sumber infeksi dari makanan, khususnya saat
perpindahan manusia dan produk meningkat cepat seluruh dunia
a.
kecambah dapat menjadi masalah jika berkecambah pada
air yang terkontaminasi; sehingga sebagai benih yang terkontaminasi, mereka
melepaskan molekul yang mendukung pertumbuhan bakteri
b.
Kerang-kerangan dan ikan-ikanan dapat terkontaminasi
oleh patogen (seperti, vibrio dan virus) ditemukan pada materi buangan
c.
Raspberries sering ditranport oleh angin menuju
kedaerah yang sangat jauh; jika terkontaminasi, penyebaran terjadi jauh dari
sumber patogen
C.
Intoksikasi Makanan
1.
Termakannya toksin mikroba dari makanan
2.
Keracunan makanan karena Staphylococcal disebabkan
oleh exotoxins yang dilepaskan oleh Staphylococcus aureus, yang secara
teratur ditransmisikan dari habitat normal (rongga nasal) ke makanan oleh
tangan orang; refrigeration yang tidak benar menyebabkan pertumbuhan bacterium
dan produksi toxin
3.
Clostridum botulinum, C. perfringens, dan B. subtilis juga menyebabkan intoksifikasi makanan
a.
Botulism, disebabkan oleh C. botulinum, ini
didiskusikan pada chapter 39
b.
C. perfringens habitat umumnya pada
makanan, tanah, air, bumbu, dan saluran usus; selama tertelan, endospora
bergerminasi dan memproduksi enterotoksin dalam usus; ini menyebabkan keracunan
makanan; sering terjadi ketika daging dimasak secara pelan
c.
Keracunan makanan oleh Bacillus cereus
berasal dari makanan mengandung zat tepung
V. Deteksi Patogen penyebab
Penyakit pada Pangan
A.
Metode haruslah cepat; meskipun demikian metode
kultur tradional yang mungkin membutuhkan waktu berhari-hari hingga
berminggu-minggu hingga kompit sangatlah lama; identifikasi juga komplek karena
biasanya jumlah patogen lebih sedikit dibanding dengan mikroflora normal;
kelengkapan kimia dan fisik makanan dapat membuat isolasi patogen penyakit
pangan menjadi sulit
B.
Metode molekuler baik digunakan karena tiga alasan
1.
Dapat mendeteksi adanya patogen tunggal dan spesifik
2.
Dapat mendeteksi virus yang tidak dapat secara
konvensional dikultur
3.
Dapat mengidentifikasi patogen yang lambat tumbuh
dan tidak dapat terkultur
C.
Beberapa contoh
1.
DNA probes dapat dihubungkan dengan enzimatik;
isotopik, chromogenic, atau penanda luminescent/fluorescent; sangat cepat
2.
PCR dapat mendeteksi sejumlah kecil patogen
(seperti, sedikit mungkin 10 toxin-yang diproduksi sel E. coli pada
populasi 100,000 sel yang diisolasi dari sampel keju soft; begitu juga dua
colony- forming units Salmonella); sistem PCR dikembangkan untuk Campylobacter
jejuni dan Arcobacter butzleri
3.
Fingerprinting patogen penyebab penyakit dari
makanan adalah beberapa bagian yang pertama kali dilakukan oleh Centers for
Disease Control (CDC) untuk mengkontrol patogen penyebab penyakit dari makanan;
CDC yang merancang prosedur (PulseNet) dimana pulse-field gel electrophoresis
digunakan dibawah kondisi terkontrol dan terstandar untuk mendeteksi pola DNA
dari 9 patogen utama pada makanan; patogen ini diikuti dengan jaring-jaring
kehidupan/ surveillance network (FoodNet)
VI. Mikrobiologi pada Makanan terfermentasi
A.
Susu terfermentasi-sedikitnya 400 susu terfermentasi
yang berbeda diproduksi hampir diseluruh dunia; fermentasi dilakukan oleh
mesophilic, thermophilic, dan bakteri therapeutic asam laktat, sama baiknya
oleh yeast dan jamur
1.
Mesophilic-asam diproduksi oleh aktivitas mikroba
pada temperatur lebih rendah dari 45°C menyebabkan denaturasi protein (seperti,
buttermilk dan susu asam)
2.
Thermophilic-fermentasi terjadi pada kisaran suhu
45°C (seperti, yogurt)
3.
Therapeutic-susu terfermentasi mungkin memiliki efek
terapi
a.
Susu Acidophilus mengandung L. acidophilus;
meningkatkan kesehatan secara umum dengan merubah mikroflora normal intestinum;
dapat membantu mengkontrol kanker kolon
b.
Bifid-produk susu fermentasi berasa (mengandung
Bifidobacterium spp.) meningkatkan toleransi laktosa, memiliki aktivitas
antikanker, membantu menurunkan tingkat kolesterol serum, membantu penyerapan
kalsium, dan mendukung sintesis vitamin B komplek; dapat juga mengurangi dan
mencegah ekskresi rotavirus, penyebab diare pada anak-anak
4.
Yeast lactic-fermentasi ini termasuk kefir yang
terbentuk karena adanya peran yeast, bakteri asam laktat, dan bakteri asam
asetat
5.
Mold lactic-fermentasi ini digunakan untuk
memproduksi viili, a Finnish beverage; menggunakan jamur Geotrichium candidum
dan bakteri asam laktat
B.
Keju-diproduksi dari koagulasi curd, ekspresi whey,
dan pematangan oleh mikroba fermentasi; keju dapat secara internal
diinokulasikan atau pematangan permukaan
C.
Daging dan Ikan
1.
Produk daging termasuk sosis, country-cured hams,
bologna, dan salami; seringkali melibatkan Pediococcus cerevisiae dan
Lactobacillus plantarum
2.
Produk Ikan termasuk izushi (ikan segar, nasi, dan
sayuran diinkubasi dengan Lactobacillus spp.) dan katsuobushi (tuna diinkubasi
dengan Aspergillus glaucus)
D.
Produksi minuman beralkohol
1.
Anggur dan Sampanye
a.
Anggur dihancurkan dan cairan yang mengandung
substrat yang dapat difermentasi (musts) dipisahkan; musts dapat secara
langsung difermentasi, namun hasilnya tidak dapat ditebak; biasanya harus
disterilisasi melalui pasteurisasi atau dengan sulfur dioxide fumigant; untuk
membuat anggur merah, kulit anggur merah jangan kontak dengan must sebelum
proses fermentasi; jika must telah disterilisasi, strain Saccharomyces
cerevisiae atau S. ellipsoideus ditambahkan dan campuran difermentasi (alkohol
10 hingga 18%)
b.
Untuk minuman anggur kering (tidak bebas gula),
sejumlah gula dibatasi sehingga semua gula difermentasi sebelum fermentasi
berhenti; untuk sweet wine (adanya bebas gula), fermentasi dihambat oleh
akumulasi alkohol sebelum semua gula digunakan semua; pada proses aging
komponen penambah rasa terakumulasi
c.
Racking-peniadaan sedimen terakumulasi selama proses
fermentasi
d.
Brandy (burned wine) dibuat dengan mendestilasi wine
untuk meningkatkan konsentrasi alkohol; acar wine dibuat oleh oksidasu mikroba
terkontrol (oleh Acetobacter atau Gluconobacter) untuk memproduksi asam asetat
dari etanol
e.
Untuk champagnes, fermentasi diteruskan pada botol
untuk memproduksi citarasa alami wine
2.
Beers dan ales
a.
Malt diproduksi oleh germinasi biji-bijian barley
dan aktivasi enzim mereka untk memproduksi malt; mash diproduksi dari malt oleh
hidrolisis enzimatik starch untuk mengakumulasi karbohidrat yang dapat
dimanfaatkan; mash dipanaskan dengan hops (bunga dikeringkan dari betina
tumbuhan anggur Humulus lupulis) untuk menambah citarasa dan menjernihkan wort
(protein dan karbohidrat terhidrolisis); hops menginaktifkan enzim hidrolisis
sehingga wort dapat disingkirkan (diinokulasi dengan yeast)
b.
Beer diproduksi oleh bottom yeast, seperti
Saccharomyces carlsbergensis dan ale diproduksi oleh top yeast, seperti S.
cerevisiae; freshly fermented (green) beers tidak keras (aged), dibotolkan, dan
dikarbonasi; beer dapat dipasteurisasi atau disaring untuk meniadakan
mikroorganisme dan meminimalkan perubahan citarasa
3.
Distilled spirits-cairan terfermentasi seperti beer
didestilasi menjadi alkohol konsentrat; tipe minuman keras tergantung pada
komposisi mash pemula; penambah cita rasa dapat pula ditambahkan; flavorings
can also be added; keasaman mash melibatkan fermentasi termediasi Lactobacills
delbrueckii sering digunakan
E.
Produksi Roti
1.
Fermentasi yeast Aerobic digunakan untuk memproduksi
karbondioksida dengan produksi alkohol minimum; fermentasi lain menambahkan
cita rasa
2.
Mikroorganisme lain membuat roti khusus, seperti
sourdough
3.
Produk roti dapat dirusak oleh spesies Bacillus yang
memproduksi
F.
Makanan fermentasi lainnya
1.
Sufu, tofu difermentasi (secara kimia produk susu
kedelai dikoagulasikan) dan tempeh, dibuat dari mash kedelai, dibentuk oleh
aksi jamur
2.
Sauerkraut-kobis difermentasi; melibatkan suksesi
mikroba termediasi oleh Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum, dan
Lactobacillus brevis
3.
Acar adalah mentimun difermentasi pada air asin oleh
bermacam-macam bakteri; proses melibatkan suksesi mikroba komplek
4.
Silages-makanan hewan yang diproduksi secara
anaerob, fermentasi campuran tipe laktat dari rumput, jagung, dan makanan segar
lain pada hewan
VII. Mikroorganisme sebagai
makanan dan penyedap makanan
A.
Mikroba yang dapat dimakan antara lain
bermacam-macam bakteri, yeasts, dan fungi lainnya (seperti, mushrooms,
Spirulina)
B.
Probiotics-penambahan mikroorganisme pada makanan
untuk meningkatkan kesehatan melalui keuntungan dasar bernilai bernutrisi; juga
disebut microbial dietary adjuvants
1.
Awal mula pengakuan keuntungan kesehatan tidak berdasarkan
investigasi ilmiah; bagaimanapun penelitian ini sekarang telah dilakukan dengan
menggunakan simulasi ekosistem intestinum manusia/simulated human intestinal
ecosystem (SHIME)
2.
Prebiotics-polimer oligosaccharids yang tidak
diproses hingga usus besar; sering dikombinasi dengan probiotik untuk
menciptakan sistem simbiosis
3.
Probiotics digunakan pada unggas untuk meningkatkan
berat tubuh dan konversi makanan; juga mereduksi koliform dan Campylobacter;
dapat pula berguna untuk mencegah Salmonella berkolonisasi pada saluran
pencernaan yaitu penghambatan kompetitif
MIKROBIOLOGI INDUSTRI DAN
BIOTEKNOLOGI
I.
Pendahuluan
A.
Mikrobiologi Industri dan bioteknologi melibatkan
penggunaan mikrorganisme untuk
mendapatkan tujuan spesifik
B.
Biotechnology telah dikembangkan secara cepat
berhubungan dengan modifikasi genetik mikroorganisme, antara lain melalui
tehnologi rekombinasi DNA
II.
Pemilihan
Mikroorganisme untuk Mikrobiologi Industri dan BIoteknologi
A.
Penemuan Mikroorganisme pada lingkungan utama alami mikroorganisme
untuk digunakan pada proses industri antara lain pada tanah, air, dan roti dan
buah basi; hanya sebagian kecil spesies mikroba pada semua lingkungan dapat
diidentifikasi; meski demikian, sumber tradisional tersebut masih dicari untuk
menemukan mikroorganisme baru
B.
Manipulasi Genetic Mikroorganisme
1.
Mutasi-salah satu kultur yang menjanjikan ditemukan,
ini dapat ditingkatkan melalui mutagenesis dengan agen kimiawi dan sinar UV
2.
Penggabungan Protoplast
a.
Secara luas digunakan pada yeasts dan molds,
khususnya jika mikroorganisme asexual atau tipe perkawinan tunggal; melibatkan
peniadaan dinding sel, mencampur dua larutan berbeda protoplasts, dan
ditumbuhkan pada media selektif
b.
Dapat dilakukan dengan menggunakan spesies yang
memiliki hubungan tidak dekat
3.
Insersi sekuen DNA pendek-mutagenesis sisi
berlangsung digunakan untuk memasukan DNA pendek pada sisi spesifik genom
mikroorganisme; mengakibatkan perubahan kecil sekuen asam amino, namun dapat
menghasilkan karekateristik protein yang tidak diinginkan; mutagenesis sisi
langsung sangat penting pada bidang teknik protein
4.
Transfer informasi genetik antara organisme berbeda
a.
Kombinasi secara biologi-transfer gen (misalnya,
untuk sintesis produk spesifik) dari satu organisme ke lainnya
b.
Transfer gene ke dalam organime yang dapat
meningkatkan efisiensi produksi dan meminimalkan purifikasi produk
c.
Banyak faktor dapat digunakan untuk transfer gen
5.
Modifikasi ekspresi gen
a.
Dapat melibatkan regulasi modifikasi gen untuk
produksi berlebih produk
b.
Teknik Jalur architecture dan jalur
metabolic-perubahan secara intensif dari jalur dengan inaktif atau deregulasi
gen spesifik
c.
Teknik kontrol metabolik-perubahan intensif kontrol
untuk sintesis produk
6.
Teknik genetik alamiah-melibatkan evolusi perlawanan
dan mutasi adaptif; tekanan lingkungan khusus digunakan untuk mempertahankan
mikroorganisme untuk bermutasi dan beradaptasi, ini menciptakan mikroorganisme
dengan kemampuan biologi baru
C.
Penampungan mikroorganisme-stabilitas strain
berhubungan; metode-metodenya antara lain lyophilization (freeze-drying) dan
penyimpanan pada cairan nitrogen
III.
Pertumbuhan mikroorganisme pada Lingkungan Terkontrol
A.
Istilah Fermentasi umumnya digunakan oleh
mikrobiolog industri berhubungan dengan kultur mikroorganisme; istilah tersebut
memiliki banyak arti bagi mikrobiologis (table 42.7)
B.
Perkembangan Medium
1.
Bahan mentah harga murah sering digunakan sebagai
sumber karbon, nitrogen, dan fosfat; ini termasuk crude plant hydrolysates,
whey dari proses bentuatan keju, molasses, dan dari produk pembuatan beer dan
whiskey
2.
Keseimbangan mineral (khususnya besi) dan faktor
pertumbuhan mungkin penting; ini mungkin dibutuhkan pemberian beberapa nutrien
penting dalam jumlah terbatas supaya terjadi perubahan kerja dari pertumbuhan
menjadi produksi metabolit yang diinginkan
C.
Pertumbuhan mikroorganisme dalam seting industri
1.
Lingkungan fisik harus dapat dibedakan (misalnya,
agitasi, pendinginan, pH, oksigenasi); oksigenasi dapat sedikit menjadi masalah
pada organisme berfilamen karena pertumbuhannya membentuk non-Newtonian broth
(viscous), yang sukar untuk distirer dan diaerasi
2.
Perhatian harus difokuskan pada faktor fisik untuk
meyakinkan bahwa mereka tidak terbatas ketika penelitian sklala kecil di
laboratorium dirubah menjadi skala industri
3.
Tabung kultur, shake flasks, dan fermentor berstirer
dengan berbagai ukuran digunakan untuk mengkultur mikroorganisme
a.
Pada fermentor berstrirer, semua langkah pada
pertumbuhan dan pemanenan harus dilakukan secara aseptik dan komputer sering
digunakan untuk memonitor jumlah biomassa, tingkat kritis produk metabolik, pH,
pemasukan dan pengeluaran komponen gas, dan parameter lain
b.
Pemberian nutrisi penting secara terus menerus
dibutuhkan untuk mencegahtimbulnya kelengkapan, yang dapat menyebabkan produksi
dan akumulasi produk buangan metabolit yang tidak diinginkan
c.
Metode baru termasuk fermentor air-lift, media semi
solid, dan surface-attached microorganisms (biofilms) pada reaktor fixed dan
fluidized bed, ketika media mengalir mengelilingi partikel tersuspensi
d.
Sistem kultur dialisis menyebabkan buangan toksik
untuk berdifusi dari mikroorganisme dan nutrien menjadi difusi antar
mikroorganisme
4.
Microbial products are often classified as primary
or secondary metabolites
a.
Primary metabolites are related to the synthesis of
microbial cells in the growth phase; they include amino acids, nucleotides, fermentation
end products, and exoenzymes
b.
Secondary metabolites usually accumulate in the
period of nutrient limitation or waste product accumulation that follows active
growth; they include antibiotics and mycotoxins
IV. Produk
Utama Mikrobiologi Industri
A.
Antibiotics
1.
Penicillin-careful adjustment of medium composition
is used to slow growth and to stimulate penicillin production; side chain
precursors can be added to stimulate production of particular penicillin
derivatives; harvested product can then be modified chemically to produce a
variety of semisynthetic penicillins
2.
Streptomycin is a secondary metabolite that is
produced after microorganism growth has slowed due to nitrogen limitation
B.
Amino acids
1.
Amino acids such a lysine and glutamic acid are used
as nutritional supplements and as flavor enhancers
2.
Amino acid production is usually increased through
the use of regulatory mutants or through the use of mutants that alter pathway
architecture
C.
Organic acids
1.
These include citric, acetic, lactic, fumaric, and
gluconic acids
2.
Citric acid, which is used in large quantities by
the food and beverage industry, is produced largely by Aspergillus niger
fermentation in which trace metals are limited to regulate glycolysis and the
TCA cycle, thereby producing excess citric acid
3.
Gluconic acid is also produced in large quantities
by A. niger, but only under conditions of nitrogen limitation; gluconic acid is
used in detergents
D.
Specialty compounds for use in medicine and
health-include sex hormones, ionophores, and compounds that influence bacteria,
fungi, amoebae, insects, and plants
E.
Biopolymers-microbially produced polymers
1.
Polysaccharides are uses as stabilizers, agents for
dispersing particulates, and as film-forming agents; they also can be used to
maintain texture in ice cream, as blood expanders and absorbents, to make
plastics, and as food thickeners; also used to enhance oil recovery from
drilling mud
2.
Cyclodextrins can modify the solubility of
pharmaceuticals, reduce their bitterness, and mask their chemical odors; can
also be used to selectively remove cholesterol from eggs and butter and protect
spices from oxidation
F.
Biosurfactants
1.
Biosurfactants may replace chemically synthesized
surfactants because of increased biodegradability, which thereby creates better
safety for environmental applications
2.
The most widely used biosurfactants are glycolipids,
which are excellent dispersing agents
G.
Bioconversion processes-microbial transformations or
biotransformations
1.
Microorganisms are used as biocatalysts;
bioconversions are frequently used to produce the appropriate stereoisomer, are
very specific, and can be carried out under mild conditions
2.
When bioconversion reactions require ATP or
reductants, an energy source must be supplied
3.
When freely suspended cells are used, the microbial
biomass is usually used once and then discarded; immobilized biocatalysts
(cells or enzymes) are attached to particulates so that they can be easily
recovered and used again; immobilized biocatalysts are used in the
bioconversion of steroids, degradation of phenol, and production of
antibiotics, organic acids, and metabolic intermediates; biocatalysts are also
used to recover precious metals from dilute-process streams
V. Pertumbuhan
Mikroorganisme dalam Lingkungan Kompleks
A.
Industrial microbiology and biotechnology can be
carried out in natural environments; in these environments, complete control of
the process is not possible; processes carried out in natural environments
include:
1.
Biodegradation, bioremediation and environmental
maintenance processes
2.
Addition of microorganisms to soils or plants for
improvement of crop production
B.
Biodegradation using natural microbial communities
1.
Biodegradation has at least three definitions
a.
A minor change in an organic molecule, leaving the
main structure still intact
b.
Fragmentation of a complex organic molecule in such
a way that the fragments could be reassembled
c.
Complete mineralization
2.
Some organic molecules exhibit recalcitrance; they
are not immediately biodegradable
3.
Degradation of a complex compound such as a
halogenated compound occurs in stages
a.
Dehalogenation often occurs faster under anaerobic
conditions; humic substances may facilitate this stage
b.
Subsequent steps usually proceed more rapidly in the
presence of oxygen
4.
Structure and stereochemistry impacts rate of
biodegradation (e.g., meta effect and preferential degradation on one isomer)
5.
Microbial communities change in response to physical
and chemical changes in their environment; these can impact rate and extent of biodegradation
(e.g., repeated contact with a herbicide leads to the adaptation of the
microbial community and a faster rate of degradation)
6.
Land farming-waste material is degraded after
incorporation into soil or as it flows across soil surface
7.
Biodegradation does not always reduce environmental
problems (e.g., partial degradation can produce equally hazardous or more
hazardous substances)
8.
Biodegradation can cause damage and financial losses
(e.g., corrosion of metal pipes in oil fields)
C.
Changing environmental conditions to stimulate
biodegradation
D.
Engineered bioremediation-addition of oxygen or
nutrients to stimulate degradation activities of microorganisms
E.
Stimulating hydrocarbon degradation in waters and
soils
1.
Marine environments-nutrients and substance that
increase contact between microorganisms and substrate are added
2.
Subsurface environments-complicated by the limited
permeability of subsurface geological structures; frequently involves
stimulation of naturally occurring microbial communities by providing oxygen
and nutrients
F.
Stimulating degradation with plants-phytoremediation
is the use of plants to stimulate the degradation, transformation or removal of
compounds, either directly or in conjunction with microorganisms; transgenic
plants can be used
G.
Stimulation of metal bioleaching from
minerals-involves the use of acid-producing bacteria to solubilize metals in
ores; may require addition of nitrogen and phosphorous if they are limiting
H.
Biodegradation and bioremediation can have negative
effects that must be controlled (e.g., unwanted degradation of paper, jet
fuels, textiles and leather) E. Addition of microorganisms to complex microbial
communities
I.
Addition of microorganism without considering
protective microhabitats
1.
Often fails to produce long-lasting increases in
rates of biodegradation; this may be due to three factors:
a.
Attractiveness of laboratory grown microbes as a
food source for predators
b.
Inability of microorganisms to contact the compounds
to be degraded
c.
Failure of the microorganisms to survive
2.
"Toughening" microorganisms by starvation
before they are added has increased microbial survival somewhat, but has not
solved the problem
J.
Addition of microorganisms considering protective
microhabitats-adding microorganisms with materials that provide protection
and/or supply nutrients
1.
Living microhabitats-include surfaces of a seed, a
root, or a leaf
2.
Inert microhabitats-include microporous glass or
"clay hutches"
VI. Aplikasi
Bioteknologi
A.
Biosensors
1.
Biosensors make use of microorganisms or microbial
enzymes that are linked to electrodes in order to detect specific substances by
converting biological reactions to electric currents
2.
Biosensors have been developed to measure specific
components in beer, to monitor pollutants, to detect flavor compounds in foods,
and to detect glucose and other metabolites in medical situations
3.
New immunochemical-based biosensors are being
developed; these are used to detect pathogens, herbicides, toxins, proteins,
and DNA
B.
Microarrays
1.
Arrays of genes that can be used to monitor gene
expression in complex biological systems
2.
Commercial microoarrays are now available for
Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli
C.
Biopesticides
1.
Bacteria-(e.g., Bacillus thuringiensis) are being
used to control insects; accomplished by inserting toxin-encoding gene into
plant or by production of a wettable powder that can be applied to agricultural
crops
2.
Viruses-nuclear polyhedrosis viruses (NPV),
granulosis viruses (GV), and cytoplasmic polyhedrosis viruses (CPV) have
potential as bioinsecticides
3.
Fungi-fungal biopesticides are increasingly being
used in agriculture
A.
Ethical and ecological considerations are important
in the use of biotechnology
B.
Industrial ecology-discipline concerned with
tracking the flow of elements and compounds through biosphere and anthrosphere
Sumber :
Pelczar, M.J. dan Chan,E.C.S.(2008).Dasar-Dasar Mikrobiologi 2.UI Press.Jakarta.
Ass...
BalasHapusTauge adalah pantangan bagi penderita dimaksud sedangkan ale dan tauge sama2 kecambah.
Saya mau nanya apakah kecambah ale itu diperbolehkan dikonsumsi bagi penderita kanker kelenjar getah bening ?
Terima kasih atas penjelasannya
Ass...
BalasHapusTauge adalah pantangan bagi penderita dimaksud sedangkan ale dan tauge sama2 kecambah.
Saya mau nanya apakah kecambah ale itu diperbolehkan dikonsumsi bagi penderita kanker kelenjar getah bening ?
Terima kasih atas penjelasannya