Ebooklet Rizka Ramadani Dlm

BBeerrbbaassiissSScciieennccee,,TTeecchhnnoollooggyy,,EEnnggiinneeeerriinngg,,AArrttaannddMMaatthheemmaattiiccss MIKROBIOLOGI PANGAN MIKROBIOLOGI PANGAN RizkaRamadaniDalimunthe Dr.Hasruddin, M.Pd Dr. MuftiSudibyo, M.Si Program Studi MagisterPendidikanBiologi Program Pascasarjana UniversitasNegeri Medan E-Booklet

Mikrobiologi Pangan E-Booklet Berbasis Science,Technology, Engineering,Artand Mathematics Penulis: RizkaRamadaniDalimunthe Dr.Hasruddin, M.Pd Dr. MuftiSudibyo, M.Si

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan E-Booklet yang berjudul Mikrobiologi Pangan Berbasis Science, Technology, Engineering, Art and Mathematics. E-Booklet ini disusun berdasarkan RPS Mata Kuliah Mikrobiologi Pangan program studi Biologi (S1) FMIPA Unimed yang berisikan beberapa pokok materi, seperti: kerusakan pangan oleh mikroorganisme, foodborne disease, preservasi bahan pangan dan fermentasi yang keseluruhan materinya dipadukan dengan pendekatan STEAM. EBooklet ini akan membantu mahasiswa untuk memahami materi mikrobiologi pangan, menjadi bahan ajar tambahan (pengayaan) bagi mahasiswa yang dapat digunakan secara mandiri di dalam maupun di luar kelas serta membantu mahasiswa menjawab persoalan mikrobiologi pangan sehingga dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis mahasiswa Biologi. Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang membantu mengembangkan E-Booklet ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan E-Booklet ini masih terdapat kekurangan. Untuk itu, kritik dan saran sangat diharapkan oleh penulis sebagai bahan evaluasi. Medan, Maret 2024 Rizka Ramadani Dalimunthe i

DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi Daftar Gambar Petunjuk Penggunaan E-Booklet Sub CPMK dan Indikator Penilaian Peta Konsep Implementasi Komponen STEAM Kerusakan Mikrobiologis pada Bahan Pangan Hewani Kerusakan Mikrobiologis pada Bahan Pangan Nabati Tugas STEAM Latihan Soal A. B. C. D. BAB II Foodborne Disease Bakteri Penyebab Foodborne Disease Virus Penyebab Foodborne Disease Protozoa Penyebab Foodborne Disease Kapang Penyebab Foodborne Disease Tugas STEAM Latihan Soal A. B. C. D. E. F. BAB III Preservasi Bahan Pangan Jenis Preservasi Bahan Pangan Aplikasi Preservasi Bahan Pangan Hewani Aplikasi Preservasi Bahan Pangan Nabati Tugas STEAM Latihan Soal A. B. C. D. E. BAB I Kerusakan Pangan Oleh Mikroorganisme BAB IV FERMENTASI Pengantar Teknologi Fermentasi Produk-Produk Fermentasi Tugas STEAM Latihan Soal A. B. C. D. DAFTAR PUSTAKA ii i ii iii v vi vii viii 1 2 7 11 12 13 14 24 30 34 39 39 40 41 50 65 69 69 70 70 78 86 86 87

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Kondisi Daging Rusak Gambar 1.2 Kondisi Ikan Rusak Gambar 1.3 Albumin dan Kuning Telur Rusak Gambar 1.4 Susu Menggumpal Gambar 1.5 Susu Berbusa dan Berubah Warna Gambar 1.6 Aplikasi Teknologi IoT Gambar 1.7 Penyakit Busuk Lunak pada Buah dan Sayur Gambar 1.8 Berbagai Jenis Kerusakan pada Buah dan Sayur Gambar 1.9 Teknologi D'Ozone Gambar 1.10 Ilustrasi D'Ozone Gambar 1.11 Karya Seni Psikedelik dari Strawberry Busuk Gambar 2.1 Bacillus cereus Gambar 2.2 Campylobacter jejuni Gambar 2.3 Clostridium botulinum Gambar 2.4 Berbagai Jenis Penyakit Clostridium botulinum Gambar 2.5 Clostridium perfingens Gambar 2.6 Escherichia coli Gambar 2.7 Listeria monocytogenes Gambar 2.8 Salmonella Gambar 2.9 Shigella Gambar 2.10 Patogenesis Shigella Gambar 2.11 Staphylococcus aureus Gambar 2.12 Vibrio cholerae Gambar 2.13 Patogenesis Vibrio cholerae Gambar 2.14 Proses Pemasukan Gen ke dalam Fag Gambar 2.15 Microbial Peacock Gambar 2.16 Norovirus Gambar 2.17 Virus Polio Gambar 2.18 Patogenesis Virus Polio Gambar 2.19 Morfologi Virus Hepatitis Gambar 2.20 Patogenesis Virus Hepatitis Gambar 2.21 Alat GenExpert dan Software HBV Viral Load Gambar 2.22 Web Diagnosis Hepatitis Gambar 2.23 BioArt Virus Hepatitis Gambar 2.24 Motif Batik Virus Gambar 2.25 Giardia lamblia Gambar 2.26 Siklus Hidup Giardia lamblia Gambar 2.27 Cryptosporodium parvum Gambar 2.28 Siklus Hidup Cryptosporodium parvum Gambar 2.29 Cyclospora cayetanensis Gambar 2.30 Siklus Hidup Cyclospora cayetanensis Gambar 2.31 Entamoeba histolytica Gambar 2.32 Penggunaan Teknologi AI dengan Bantuan Machine Learning Gambar 2.33 Air Pavilion dan Museum Bentuk Amuba Gambar 2.34 Aspergillus flavus dan Aspergillus paraciticus Gambar 2.35 Aspergillus ochraceus Gambar 2.36 Penicillium islandicum Gambar 2.37 Penicillium citrinum Gambar 2.38 Fusarium sporotrichoides Gambar 2.39 Fusarium graminearum Gambar 2.40 Fusarium moniliforme Gambar 2.41 Alat E-Nose Gambar 2.42 Cara Kerja E-Nose Gambar 2.43 Seni Agar Fu(n)ji-San Gambar 3.1 Aplikasi Blansing Gambar 3.2 Petunjuk Penyimpanan Suhu Rendah iii 2 3 4 4 5 5 7 8 8 9 10 14 14 15 16 16 16 18 19 20 21 21 22 22 23 24 25 25 25 26 26 27 27 28 28 30 30 30 31 31 32 32 33 33 34 35 35 35 36 36 36 37 37 38 41 42

Gambar 3.3 Ilustrasi Proses MAP Gambar 3.4 Ilustrasi Efek Iradiasi pada Mikroorganisme Gambar 3.5 Teknologi HPP Gambar 3.6 Tahapan Pengawetan HPP Gambar 3.7 Alat Freeze Drying Gambar 3.8 Ilustrasi Mekanisme Freeze Drying Gambar 3.9 Electric Meat Smoker Gambar 3.10 Asap Generator Gambar 3.11 Alat Pengasin Telur Gambar 3.12 Alur Proses HTST Gambar 3.13 Alur Proses UHT Gambar 3.14 Ilustrasi Sistem Refrigerasi Gambar 3.15 Alat dan Ilustrasi Spray Dryer Gambar 3.16 Kemasan Eggplay Gambar 3.17 Ilustrasi Solar Dryer Gambar 3.18 Cabinet Dryer dan Ilustrasi Proses Pengeringannya Gambar 3.19 Proses MAP Gambar 3.20 Gelombang Ultrasonik dan Proses Kavitasi Gambar 3.21 Teknologi USG dan Pengawetan Gambar 4.1 Bakteri Asam Laktat Gambar 4.2 Bakteri Asam Laktat dari Genus Lactobacillus Gambar 4.2 Bakteri Asam Laktat dari Genus Pediococcus Gambar 4.4 Bakteri Asam Laktat dari Genus Streptococcus Gambar 4.5 Bakteri Asam Propionat dari Genus Propionibacterium Gambar 4.6 Bakteri Asam Asetat Gambar 4.7 Khamir Saccharomyces cerevisiae Gambar 4.8 Kapang Genus Aspergillus Gambar 4.9 Kapang Genus Rhizopus Gambar 4.10 Rhizopus dan Neurospora sebagai Motif Karya Batik Tulis Gambar 4.11 Serat Kombucha Gambar 4.12 Onggi dan Tangki Fermentasi Gambar 4.13 Ilustrasi Fermentasi Kimchi Gambar 4.14 Produksi Natto secara Tradisional dan Modern Gambar 4.15 Monumen Natto Gambar 4.16 Fermentasi Yoghurt secara Tradisional dan Modern iv 44 45 47 47 52 52 57 58 61 61 62 62 63 64 66 66 67 67 68 71 72 73 73 73 74 74 74 75 77 79 80 82 83 84 85

Menyambungkan smartphone atau laptop dengan jaringan seluler/wifi. 1. Untuk melanjutkan ke halaman berikutnya, silahkan geser 1 kali ke kiri Untuk kembali ke halaman sebelumnya, silahkan geser 1 kali ke kanan. 4. PETUNJUK PENGGUNAAN E-BOOKLET Klik 1 kali pada link website yang telah dibagikan. 2. Secara otomatis anda akan masuk ke tampilan awal e-booklet. Sebelum membuka materi, baca dan pahamilah: Sub CPMK dan Indikator Peta Konsep Komponen STEAM yang terdapat dalam e-booklet 3 Terdapat evaluasi yang harus dikerjakan oleh mahasiswa sebagai umpan balik pembelajaran menggunakan e-booklet. 5. v

SUB CAPAIAN PEMBELAJARAN MATA KULIAH DAN INDIKATOR PENILAIAN BAB SUB CPMK Indikator Penilaian BAB I Mikrobiologi Kerusakan Pangan Menganalisis mikrobiologi kerusakan pangan Mahasiswa mampu menganalisis kerusakan pangan oleh mikroorganisme pada bahan pangan hewani dan upaya pencegahannya. 1. Mahasiswa mampu menganalisis kerusakan pangan oleh mikroorganisme pada bahan pangan nabati dan upaya pencegahannya. 2. BAB II Penyakit Bawaan Pangan Menganalisis Penyakit Bawaan Pangan Mahasiswa mampu menelaah berbagai jenis penyakit bawaan pangan 1. Mahasiswa mampu menganalisis mikroba penyebab foodborne disease 2. BAB III Preservasi Bahan Pangan Menganalisis berbagai jenis metode preservasi bahan pangan. Mahasiswa mampu menganalisis berbagai jenis metode preservasi bahan pangan. 1. Mahasiswa mampu menganalisis dan menerapkan metode preservasi bahan hewani. 2. Mahasiswa mampu menganalisis dan menerapkan metode preservasi bahan pangan nabati. 3. BAB IV Pangan Fermentasi Menganalisis potensi mikrobiologi kerusakan pangan Mahasiswa mampu menganalisis prinsip dasar pangan fermentasi. 1. Mahasiswa mampu menganalisis dan menciptakan inovasi produk pangan fermentasi 2. vi

PETA KONSEP vii Mikrobiologi Pangan Preservasi Bahan Pangan Jenis Preservasi Bahan Pangan Aplikasi Preservasi Bahan Pangan Hewani Aplikasi Preservasi Bahan Pangan Nabati Fermentasi Pengantar Teknologi Fermentasi Produkproduk Fermentasi Foodborne Disease Bakteri Penyebab Foodborne Disease Virus Penyebab Foodborne Disease Protozoa Penyebab Foodborne Disease Kapang Penyebab Foodborne Disease Kerusakan Pangan oleh Mikroorganisme Kerusakan Mikrobiologis pada Bahan Pangan Hewani Kerusakan Mikrobiologis pada Bahan Pangan Nabati

IMPLEMENTASI KOMPONEN STEAM Kegiatan penerapan konsep ilmiah untuk memahami materi mikrobiologi pangan dan proses mengidentifikasi suatu informasi ilmiah. Science Kegiatan penerapan teknologi untuk merancang, membuat dan menggunakan alat atau sistem untuk menyelesaikan permasalahan mikrobiologi pangan dan kegiatan menggunakan berbagai jenis teknologi dalam menghasilkan keamanan pangan. Technology Penerapan prinsip rekayasa untuk merancang, membuat dan mengembangkan produk atau solusi teknis. Engineering Kegiatan inovasi melalui kreativitas seni (menggambar dan desain) karya dari materi mikrobiologi pangan dan nilai budaya serta hasil dari proyek mikrobiologi pangan. Art Kegiatan penerapan konsep matematika untuk memecahkan masalah, menganalisis data dan mendukung proses pembuatan produk. Mathematics viii

Sejak saat bahan pangan dipanen, dikumpulkan, ditangkap atau disembelih, bahan pangan akan mengalami kerusakan. Kerusakan dapat berlangsung sangat cepat atau sangat lambat (Susiwi, 2009). Salah satu jenis kerusakan bahan pangan ialah kerusakan mikrobiologis yang diakibatkan oleh mikroba. Mikroba biasanya berasal dari lingkungan sekitar yang kebanyakan merupakan mikroba pembusuk. Selain itu, mikroba dapat berasal dari hasil olahan suatu bahan pangan pada kondisi tertentu serta penyimpanan (Arini, 2017). Kerusakan ditandai dengan menurunnya kualitas bahan pangan dari yang telah ditentukan. Faktor dalam menentukan kualitas bahan makanan ialah: warna, tekstur, citarasa, bentuk dan tidak terdapat abnormalitas (Kustyawati, 2020). Kerusakan makanan oleh mikroba dapat terjadi bila mikroba masuk dalam makanan, kondisi pH, aw, reaksi-oksidasi dan nutrisi dari makanan tersebut mendukung pertumbuhan mikroba kontaminan dan suhu penyimpanan bahan makanan mendukung pertumbuhan mikroba dalam jangka waktu tertentu. Proses terjadinya kerusakan mikrobiologis pada bahan pangan secara umum yaitu mikroba masuk ke dalam bahan pangan baik melalui udara, debu, tangan, atau media yang lain. Kondisi di dalam bahan pangan seperti Aw (kandungan air dalam pangan) dan pH mendukung atau sesuai dengan kondisi di mana mikroorganisme tersebut berkembang. Selain itu, bahan pangan disimpan dalam kondisi yang memungkinkan atau bahkan mendukung pertumbuhan mikroba seperti disimpan dalam suhu ruang (±280C) sehingga terjadi metabolisme mikroba seperti mengeluarkan toksin atau racun yang menyebabkan kerusakan makanan dan akan berbahaya jika dikonsumsi. 01 KERUSAKAN PANGAN OLEH MIKROORGANISME

Ciri Kerusakan A. Kerusakan Mikrobiologis pada Pangan Hewani Secara umum bahan pangan hewani termasuk kedalam bahan pangan yang sangat mudah rusak. Kondisi ini karena mudahnya mikroba berkembangbiak pada bahan pangan tersebut. Perkembangan mikroba ini ditunjang oleh tingginya kandungan nutrisi bahan pangan. Bahan pangan yang kaya akan zat gizi akan lebih mudah rusak dan menimbulkan resiko keamanan pangan yang lebih besar dibandingkan dengan bahan yang kandungan gizinya lebih rendah. Science Mekanisme Kerusakan Bahan Pangan Hewani: Daging banyak mengandung air karena adanya organisme yang mengekskresi kolagenase yang menghidrolisis tenunan pengikat antara berkas-berkas serabut, menyebabkannya terdisintegrasi. Daging menjadi bau busuk, akibat asam amino yang bebas diserang oleh deaminase dengan produksi hidrogen, karbondioksida, amonia, dan glikogen difermentasi menjadi asetat dan butirat. Adanya slime/lendir pada permukaan bahan pangan akibat efek superfisial sebagai pengaruh koalesensi mikroorganisme. Perubahan warna, disebabkan oleh perubahan atau destruksi pigmen daging. Mioglogin dioksidasi oleh mikroba menjadi metmioglobin sehingga berwarna cokelat atau dapat bercampur dengan H S dari bakteri untuk membentuk sulphmioglobin atau dipecah dan membentuk pigmen kuning atau hijau oleh Hidrogen peroksida yang dibentuk oleh mikroba. Dapat juga terjadi karena adanya spora kapang pada permukaan daging. 1. Berlendir Akibat mikroba dari genus Pseudomonas, Streptococcus, Micrococcus, Achromobacter dan Bacillus 2. Timbul Bintik Berwarna Bintik putih: aktivitas kapang Sporotrichum carnis dan Geotrcihum. Bintik hijau: aktivitas Penicillium expansum dan Penicillium oxalicum. 3. Bau Tengik Disebabkan oleh Serratia liquifaciens, Enterobacter agglomarens dan Hafnia alvei. 4. Perubahan Warna Disebabkan oleh bakteri Chromobacterium lividum, Serratia marcescens. 1. Kerusakan pada Daging Kondisi yang mendukung pertumbuhan mikroba pada daging dan produk olahan daging ialah: ketersediaan oksigen dan kondisi penyimpanan. A. B. Gambar 1.1 A dan B Kondisi Daging Rusak (Sumber: Canva.com) 2

2. Kerusakan pada Ikan Bahan pangan hasil perairan termasuk bahan pangan yang mudah rusak karena pertumbuhan mikroba. Proses perubahan pada tubuh ikan akibat adanya enzim seperti aktivitas mikroorganisme dan oksidasi oksigen. Salah satu faktor penyebab kerusakan ialah suhu, adanya pengaruh panas menyebabkan mikroorganisme bertambah banyak sehingga daging mulai lunak dan pembusukan terjadi. Proses kerusakan ikan oleh beberapa bakteri ialah sebagai berikut: Ikan busuk dan berair, adanya mikroorganisme yang menghasilkan asam dan aldehida. Ikan menjadi asam, adanya mikroba yang memfermentasi asam laktat dari gula. Ikan berlendir, akibat aktivitas mikroba yang merubah gula reduksi menjadi dekstran yang menutup permukaan tubuh ikan. Perubahan warna ikan, adanya aktivitas mikroba yang memecah rangkaian karbohidrat dengan enzim-enzim oksidase yang dihasilkan sehingga terjadi perubahan warna. Bau busuk, akibat adanya mikroba yang menghasilkan amonia dan pemecahan asam glutamat, menghasilkan enzim hidrogenase yang dapat menyebabkan unsur ferredoiksin tereduksi dan menghasilkan hidrogen serta adanya mikroba yang menghasilkan senyawa-senyawa sulfida. Ciri Kerusakan 1. Perubahan Warna Akibat mikroba Pseudomonas flourecens, Sarcina, Micrococcus, Bacillus, Khamir Asporogenous. Gambar 1.2 A dan B Kondisi ikan rusak (Sumber: Canva.com) 2. Bau Busuk Akibat aktivitas Streptomyces. A. B. 3. Kerusakan pada Telur Kerusakan pada telur akibat mikroba masuk melalui pori-pori pada cangkang telur. Masuknya bakteri ke dalam telur setelah telur berada di luar tubuh induknya dapat berasal dari kotoran yang menempel pada kulit telur yang banyak mengandung bakteri perusak. Meskipun telur memiliki kerabang yang relatif tebal tetapi kerabang tersebut mempunyai banyak pori-pori yang dapat memungkinkan bakteri dapat masuk ke dalam telur, atau terjadinya pertukaran gas dari luar ke dalam sehingga dapat mengubah kualitas isi telur. Tebal atau tipisnya kerabang telur dapat dipengaruhi oleh strain ayam, pakan, stres dan penyakit pada induk (Hargitai et al. 2011). Kerusakan telur akibat mikroorganisme juga dapat terjadi saat telur masih berada di dalam tubuh induknya, misalnya induk menderita salmonelosis, maka telur akan mengandung bakteri Salmonella sp. 3 Science

Ciri Kerusakan A. 1. Perubahan Warna Disebabkan oleh: Pseudomonas fluorescens (busuk hijau), Proteus melavonogenes dan Aeromonas (busuk hitam) 2. Telur Bulukan Disebabkan oleh Kapang Alternaria dan Rhizopus. Gambar 1.3 A. Albumin dan Kuning Telur Rusak; B. Cangkang Telur Bulukan (Sumber: Canva.com) B. Ciri Kerusakan 1. Menggumpal Disebabkan oleh bakteri pembentuk asam laktat, contoh: Streptococcus lactis. 3. Kerusakan pada Susu Faktor yang mempengaruhi kerusakan susu ialah karena susu memiliki pH 6,8. Kontaminasi pada susu dimulai pada saat proses pemerahan sampai konsumsi (Suwito, 2016). Mekanisme kerusakan pada susu ialah: Rasa asam pada susu, akibat tumbuhnya mikroba yang dapat mencerna laktosa dan mengubahnya menjadi asam-asam organik. Penumpukan asam organik tersebut menyebabkan susu menjadi asam (pH turun). Susu menjadi bening, akibat terjadinya dekomposisi padatan susu. 2. Rasa Menjadi Pahit Disebabkan oleh Pseudomonas putripaciens, Bacillus subtilis dan Proteus sp. 3. Bau Busuk Disebabkan oleh bakteri Pseudomonas fluorescens, Achromobacter lipoliticum dan kapang Penicillium sp Gambar 1.4 Susu Menggumpal (Sumber: Cibro, dkkk., 2022) 4 Science

Disebabkan oleh bakteri Eschericia coli, ragi Candida pseudotropicalis dan Torulopsis sphareica. 4. Berbusa Disebabkan oleh bakteri Pseudomonas syncyanea dan Serratia marcescens 5. Berubah Warna Gambar 1.5 Susu Berbusa dan Berubah Warna (Sumber: Cibro, dkkk., 2022) Technology Pada jenis susu steril merk X terjadi perubahan warna saat susu mengalami kerusakan. Warna susu yang semulanya putih berubah menjadi sedikit kuning bahkan mendekati warna cokelat. Susu juga dapat berubah menjadi bening jika dibiarkan dalam waktu yang lama. Inovasi teknologi dalam pengolahan bahan pangan ialah penggunaan Internet of Things (IoT). IoT adalah sistem yang menghubungkan perangkat dengan siapa pun, di mana pun, dan kapan pun. Teknologi IoT memungkinkan pemantauan jarak jauh dan pengendalian objek fisik di seluruh jaringan (Badarinath & Prabhu, 2017). Teknologi ini dapat menyampaikan informasi data secara real-time sehingga pengguna dapat dengan cepat mengatasi permasalahan yang diperkirakan tidak akan datang. IoT memperkenalkan pendekatan yang lebih sistematis, akurat, dan efisien pada area kritis ini. Dengan menggunakan jaringan sensor dan perangkat di seluruh rantai pasokan pangan, berbagai parameter yang berkontribusi terhadap keamanan pangan dapat terus dipantau, seperti suhu, kelembapan, dan bahkan keberadaan kontaminan. Contoh teknologi IoT dapat dilihat pada Gambar 1.9 berikut: Gambar 1.6 Aplikasi Teknologi IoT (Sumber: Indri, 2023) 5 Science

Engineering Untuk menggunakan IoT diintegrasikan dengan hardware yang berisi CPU, Sensor dan Wireless Access Point (WAP). CPU digunakan sebagai tempat menerima dan menjalankan perintah, sensor digunakan untuk mendeteksi pergerakan serta WAP digunakan untuk menerima jaringan sehingga dapat menjalankan sistem IoT. Untuk memperoleh informasi, maka sensor dan perangkat IoT dipasang pada titik-titik penting di sepanjang rantai pasokan makanan, memastikan cakupan yang memadai untuk menangkap data relevan terkait suhu, kelembapan, dan tingkat patogen. Kalibrasi dan konfigurasikan sensor untuk mengukur dan mengirimkan data secara akurat secara real-time (Basino, dkk., 2023; Abass, et al., 2024). Art Seni untuk mencegah kerusakan bahan pangan hewani ialah dengan memilih tempat dan wadah penyimpanan. Inovasi terkait wadah penyimpanan yang aman dan tidak merusak kondisi bahan pangan masih terus dikembangkan, salah satu inovasi kemasan ialah smart food packaging menggunakan nanoteknologi. Seperti halnya yang telah dikembangkan oleh Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian yaitu nanoselulosa sebagai campuran bioplastik kemasan pangan. Aplikasi nanoteknologi pada pengembangan smart food packaging juga dapat membantu untuk mendeteksi kontaminasi atau pembusukan makanan dengan menggabungkan nano barcodes untuk mengautentikasi dan melacak makanan dan nano sensors untuk memberikan informasi tentang kondisi makanan baik di dalam maupun di luar kemasan (Rodrigues et al. 2021). Selain itu, inovasi smart food packaging ini dapat memberikan informasi secara real-time (waktu saat itu juga). Hal ini dapat dilakukan melalui sensor yang terpasang di dalam kemasan atau melalui label pintar yang dapat mendeteksi suhu, kelembaban, dan kesegaran produk pangan, serta memberi peringatan kepada konsumen dan pemasok tentang masalah yang dapat mempengaruhi kualitas produk. Hal ini penting diaplikasikan pada produk pangan seperti daging dan ikan (Realini & Marcos, 2014) Mathematics Salah satu parameter mikrobiologi yang digunakan dalam laboratorium untuk menghitung jumlah mikroorganisme dalam makanan ialah Angka Lempeng Total (ALT). Perhitungan dilakukan menggunakan rumus sebagai berikut: ALT = Jumlah Koloni x 1 Faktor Pengenceran Jika cawan dari dua tingkat pengenceran menunjukkan jumlah koloni antara 25- 250, maka hitung terlebih dahulu jumlah koloni rata-rata, dengan rumus: Jumlah Koloni Cawan I + Jumlah Koloni Cawan II x Faktor Pengenceran 2 JKR = Maka, perhitungan nilai ALT nya ialah sebagai berikut: ALT = Jumlah Koloni Rata-Rata x 1 Faktor Pengenceran 6

Jenis kerusakan pada buah dan sayur adalah (1) Kerusakan aktif disebabkan oleh mikroorganisme yang diawali dengan infeksi dan diikuti terjadinya penurunan sifat sensori dan (2) Kerusakan pasif yaitu masuknya mikroorganisme melalui kerusakan jaringan epidermis (Winianti,). Kerusakan buah dan sayur umumnya disebabkan oleh kapang dan khamir. Sedangkan bakteri hanya dalam jumlah sedikit (Azara, 2020). B. Kerusakan Mikrobiologis pada Bahan Pangan Nabati Ciri Kerusakan Disebabkan oleh Erwinia carotovora, Pseudomonas marginalis, Clostridium dan Bacillus spp. 1. Busuk Lunak Bakteri Gambar 1.7 Penyakit busuk lunak dan berair pada wortel (Sumber: Tasya, dkk., 2020) 2. Busuk Berair Disebabkan oleh Sclerotinia sclerotiotum. Disebabkan oleh Botrytis cinerea. 3. Busuk Kapang Abu a. Disebabkan oleh Rhizopus stolonifer 4. Busuk Lunak Rhizopus b. Disebabkan oleh kapang Colletotrichum lindemuthianium 5. Anthracnose 6. Busuk Kapang Biru Blue Mold Rot disebabkan oleh Penicillium digitarium. d. c. 7 Science

Disebabkan oleh Phytophtora dan Bremia. 7. Downy Mildew 8. Busuk Kapang Hitam Busuk Kapang Hitam disebabkan oleh Aspergillus niger. Gambar 1.8 Berbagai Jenis Kerusakan pada Buah dan Sayur (Sumber: Mincuzzi, et al., 2022 (a); Canva.com (b&f); Dissanayake, et al., 2021 (c); Elash, et al., 2023 (d); Anggraini, dkk. 2018 (e); Han, et al., 2012 (g)) e. f. 9. Busuk Kapang Merah Muda Disebabkan oleh spora Trichothecum roseum. g. Technology Inovasi teknologi pangan dalam hal penyimpanan bahan segar seperti buah dan sayur ialah dengan menggunakan ozon. Ozon adalah bagian terkecil dari atmosfer bumi yang tidak stabil dan terurai sangat cepat pada temperatur lingkungan. Teknologi ozonisasi ialah salah satu teknologi yang dapat memperpanjang umur simpan buah, menjaga kesegaran produk, tidak mempengaruhi nilai gizi dan mampu melarutkan beberapa jenis pestisida dan ozon sendiri adalah antimikroba yang tidak meninggalkan resiko. Penggunaan teknologi ozon terbukti dapat memperpanjang umur simpan buah dan sayur selama 2 bulan yang sudah dilakukan oleh petani di Semarang. Petani menggunakan teknologi D'Ozone yang dibuat oleh Prof. Muhammad Nur dari Universitas Diponegoro. Gambar 1.9 Teknologi D'Ozone (Sumber: Www.Youtube.com) 8 Science

Engineering Masukkan produk yang akan ditreatment ke dalam wadah perendaman. Ozon dialirkan ke dalam air melalui ozon generator. Buah dan sayur yang telah dicuci ditiriskan pada rak penirisan hingga tidak terdapat air pada permukaan bahan pangan. Prinsip kerja pengawetan dengan menggunakan teknologi D'ozone ialah sebagai berikut: 1. Proses Panen Gunakan keranjang plastik untuk menyimpan hasil panen, jangan gunakan karung. 2. Mencuci dan Sortir Buah Sortir buah dan cuci buah yang masih segar menggunakan air bersih. 3. Wadah Perendaman 4. Penggunaan D'Ozone Buah dan sayur di cuci di dalam bak perendaman yang telah dilarutkan ozon 5. Penirisan 6. Penyimpanan Simpan pada cold storage atau pot refrigerator. Ilustrasi proses ozonisasi dapat dilihat pada Gambar berikut ini: Gambar 1.10 Ilustrasi Ozonisasi (Sumber: Astuti, 2021) 9

Art Bahan pangan busuk berhasil menghasilkan karya seni psikedelik. Hal ini dilakukan oleh seniman multimedia Felix Kalmenson, ia melapisi emulsi film menggunakan strawberry busuk. Seiring berjalannya waktu, jamur tumbuh di atas emulsi film tersebut, kemudian film terdegradasi dan meninggalkan pola psikedelik yang terlihat seperti minyak licin. Pola hasilnya menunjukkan bekas jejak jamur. Warnanya saling bercampur, seperti pelangi akumulasi warna dan secara jelas mengungkap pola-pola perkembangan kompleks dari organisme. Berikut karya seni psikedelik Kalmenson: Gambar 1.11 Karya Seni Psikedelik dari Strawberry Busuk (Sumber: Marks, 2018) Mathematics Efektivitas penggunaan teknologi ozon dan waktu tinggal ozon dalam air dipengaruhi oleh konsentrasi ozon, suhu dan jenis buah atau sayur yang ingin di sterilisasikan. Umumnya, konsentrasi ozon yang digunakan adalah 0,15 ppm hingga 400 ppm dengan rentang suhu 3°C - 15°C tergantung pada jenis buah. Sedangkan, untuk waktu ozonisasi umumnya dilakukan selama 5 menit. 10 Untuk melihat proses kerusakan bahan pangan hewani dan nabati dapat dilihat pada video di bawah ini:

11 Tugas STEAM Technology Alat Alat Tulis Lembar Pengamatan 1. 2. Bahan Susu Murni Susu Pasteurisasi/UHT 1. 2. Kerjakanlah tugas STEAM berikut ini secara berkelompok. Masing-masing kelompok terdiri dari 5 anggota! Engineering Prosedur Kerja Menyiapkan alat dan bahan yang akan diamati. Melakukan pengamatan terhadap objek bahan pangan. Pengamatan dilakukan selama 12 jam. Mengamati kerusakan pada bahan pangan (perubahan warna, aroma, dan tekstur). Menghitung lama waktu munculnya gejala kerusakan pada kedua jenis bahan pangan tersebut. Tuliskan hasil pengamatan pada lembar pengamatan Sajikanlah laporan hasil pengamatan tersebut dalam bentuk video 1. 2. 3. 4. 5. 6. Lembar Pengamatan No Jenis Bahan Pangan Jenis Kerusakan Waktu Warna Aroma Tekstur

Jelaskan ciri-ciri ikan segar yang aman untuk dikonsumsi! Susu UHT yang telah dibuka kemudian disimpan kembali di dalam kulkas, dapat mengalami perubahan warna, tekstur dan bau dibandingkan dengan susu UHT yang masih dalam kemasan utuh. Mengapa demikian? Jelaskan gagasan anda! Jelaskan ciri buah dan sayur yang mengalami kerusakan mikrobiologis akibat aktivitas khamir dan kapang! Telur yang disimpan pada suhu ruang tak jarang mengalami kerusakan, seperti perubahan warna albumin dan berbau busuk. Mengapa demikian? Jelaskan cara efektif mencegah kerusakan mikrobiologis pada telur! Pada daging maupun produk olahan daging, jenis bakteri apa yang paling sering menyebabkan kerusakan? Jelaskan! 1. 2. 3. 4. 5. Latihan Soal Science and Art Ketentuan pembuatan video ialah: Terdapat nama kelompok dan nama anggota kelompok. Terdapat alat dan bahan serta keterangan prosedur kerja. Menampilkan proses pengamatan dan hasil dari pengamatan. Kemudian, tambahkanlah hal berikut ini: Jenis kerusakan yang terjadi beserta alasannya dan bahas menggunakan teori. Mekanisme kerusakan bahan pangan tersebut dapat terjadi. Jika waktu kerusakan kedua bahan pangan tersebut sama ataupun berbeda, maka ungkapkan alasannya. 1. 2. 3. 4. 12

Foodborne disease atau penyakit bawaan pangan ialah penyakit yang disebabkan karena mengkonsumsi makanan yang tercemar oleh mikroba atau toksin yang dihasilkan oleh mikroba tertentu. Makanan yang tidak terolah dengan baik dapat beresiko menjadi media pembawa mikroorganisme penyebab penyakit pada manusia. Foorborne disease biasanya bersifat toksik maupun infeksius, karena agen penyakit masuk ke dalam tubuh melalui makanan yang terkontaminasi. Foodborne disease yang bersifat toksik dapat menyebabkan keracunan karena makanan tersebut telah mengandung toksin dari sel mikroba yang belum tentu masih hidup. Foodborne disease yang bersifat infeksius terjadi karena memakan makanan yang mengandung mikroorganisme patogen. Terdapat pula Foodborne disease intoksikasi yaitu menelan makanan yang mengandung senyawa racun dan dapat pula ditemukan atau tidak ditemukannya mikroba patogen. Penyakit bawaan pangan (foodborne disease) sangat beragam berdasarkan dari jenis mikroba penyebab penyakit tersebut. Jenis mikroba yang dapat menyebab foodborne disease diantaranya ialah sebagai berikut: 02 FOODBORNE DISEASE Bakteri Virus Protozoa Kapang

Bakteri Penyebab Foodborne Disease Bacillus cereus merupakan Bakteri gram positif yang bersifat fakultatif anaerob, berbentuk batang, motil dengan flagella dan membentuk spora. Jenis Penyakit 1. Bacillus cereus Produksi toksin pada suhu 10-40°C Gambar 2.1 Bacillus cereus (Sumber: Filho, et al., 2018) 1. Diare 8-16 jam Dosis infeksi 10³/>10⁵ sel/g produk pangan Muntah Pusing Akibat toksin emetik melalui intoksikasi 2. Sindrom Emetik 0,5-6 jam Jenis Pangan yang Dapat Tercemar Olahan daging Puding Susu Keju Kentang Pasta GEJALA Kram Perut Campylobacter jejuni merupakan bakteri gram positif berbentuk spiral, bersifat motil dan tidak membentuk spora. 2. Campylobacter jejuni Gambar 2.2 Campylobacter jejuni (Sumber: Santos, et al., 2023) A. 2-5 hari Jenis Penyakit Akibat Cytolethal Distending Toksin (CDT), 1. Gastroenteritis Science 14

Infeksi akut sehingga sel saraf pusat tidak berfungsi. 2. Syndrom Guillan-Barre Kerang Susu Selada Daging Nyeri Perut Pusing Demam Muntah Nyeri otot Jenis Pangan yang Dapat Tercemar GEJALA Clostridium botulinum merupakan bakteri gram positif berbentuk batang, bersifat motil dan membentuk spora. Jenis Penyakit 3. Clostridium botulinum Produksi toksin pada suhu 15-55°C Gambar 2.3 Clostridium botulinum (Sumber: Warmflash, et al., 2007) 12-72 Jam Menyebabkan Botulisme 1. Foodborne Botulism Intoksikasi saat konsumsi pangan mengandung toksin botulin Mata sulit terbuka a. 2. Infant Botulism Melalui mekanisme toksikoinfeksi pada bayi <12 bulan Badan lemas dan lemah b. Science 15

3. Wound Botulism Infeksi luka yang dapat menyebabkan kelumpuhan Kelumpuhan otot c. Makanan Kaleng Madu Sosis Lobster Gambar 2.4 Berbagai jenis penyakit botulism (A,B,C) (Sumber: Sam, et al., 2010 (a&c); Tamingthesru, 2020 (b)) Jenis Pangan yang Dapat Tercemar Clostridium perfingens merupakan bakteri gram positif berbentuk batang, bersifat motil dan membentuk spora. 4.Clostridium perfingens Gambar 2.5 Clostridium perfingens (Sumber: Wang, et al., 2015) 1. Diare 12-72 Jam 2. Muntah Produksi toksin pada suhu 15-55°C GEJALA Escherichia coli merupakan bakteri gram negatif berbentuk batang, bersifat motil dengan flagela peritrikus. E. coli penyebab penyakit terdiri dari 4 jenis, yaitu: E. coli enteropatogenik (ECEP), E. coli enteroinvasif (ECEI), E. coli enterotoksigenik dan E. coli enterohemoragik (ECEH). 5.Escherichia coli Gambar 2.6 Escherichia coli (Sumber: Wang, et al., 2020) Tumbuh optimal pada suhu 37°C 1. E. coli Enteropatogenik (ECEP) Diare berdarah pada anak Diare cair pada orang dewasa 36 Jam Science 16

Kondensasi aktin dan penipisan mikrofili, yang menyebabkan terjadinya diare Inisiasi awal melalui BFP Keterikatan intim Mengeluarkan sekresi tipe III (T3SS) Menyebabkan Patogenesis 2. E. coli Enterotoksogenik (ECET) Terjadi transfer enterotoksigenik ECET melekat dan pada sel enterosit usus halus. Pelepasan cairan dari sel Patogenesis Diare cair Menyebabkan 36 Jam 3. E. coli Enteroinvasif (ECEI) Invasi Pecahnya fagosom Pergerakan intraseluler Penyebaran lateral ke sel yang berdekatan Patogenesis Diare berdarah dan disentri 18 Jam Science 17

3-4 Hari Keterikatan bakteri Kondensasi aktin dan penipisan mikrofili Pengiriman shiga toksin Patogenesis Menyebabkan penyakit ginjal Menyebabkan Autoimun 4. E. coli Enterihemoraghrik (ECEH) Diare Berdarah Ginjal Berdarah Autoimun Sushi Salad mentimun Keju Ikan Salmon Daging Jenis Pangan yang Dapat Tercemar Listeria monocytogenes merupakan bakteri gram positif berbentuk batang, bersifat motil, tidak membentuk spora dengan flagela peritrikus. 6.Listeria monocytogenes Gambar 2.7 Listeria monocytogenes (Sumber: Schuppler, 2014) Tumbuh optimal pada suhu 30-37°C Jenis Penyakit 18-20 jam Bakteri menginfeksi sel lain sehingga terjadi kerusakan 1. Gastroenteritis febril Science 18

Protein L. monocytogenes (InA dan InB) berinteraksi dengan E-cadherin dan Met sehingga menempel dan menembus plasenta. Keguguran, bayi lahir meninggal atau bayi meningitis L. monocytogenes bereplikasi pada sitoplasma, masuk ke dalam aliran darah menuju sistem saraf pusat. Demam, lesu, hilang kesadaran, nafas memendek 3. 2 Infeksi Perinatal . Meningitis Salmonella adalah bakteri gram negatif berbentuk batang, bersifat motil, tidak membentuk spora dengan flagela peritrikus dan bersifat anaerob fakultatif. 7.Salmonella Gambar 2.8 Salmonella (Sumber: Alghuthaimi, et al., 2021) Jenis Penyakit 1. Demam Tifoid (Tifus) Disebabkan oleh S. typhi yang bersumber dari manusia. Patogenesis Kelenjar getah bening Sel M Sel epitel usus Salmonella masuk ke dalam sel epitel Salmonella juga dapat melintasi membran sel epitel dan memasuki sistem limfatik dan aliran darah Aliran darah Salmonella berkembang biak dalam vesikel pada sel Science 19

Merupakan penyakit yang disebabkan oleh S. paratyphi A, S. paratyphi B dan S. paratyphi C Salmonella tidak teradaptasi pada inang tertentu sehingga menyebabkan gastroenteritis 2. Demam Enterik 3. Gastroenteritis 12-36 jam Sel epitel Sel M usus Salmonella masuk ke dalam sel epitel Salmonella berkembang biak di sel mukosa Respon inflamanisnya menyebabkan diare Patogenesis Salmonella Non-tifoid Shigella adalah bakteri gram negatif berbentuk batang, tidak motil, tidak membentuk spora dan bersifat anaerob fakultatif. Jenis Penyakit Shigella dysenteriae menghasilkan toksin Shiga (Stx) yang menyebabkan disentri dan diare berdarah. 8. Shigella Gambar 2.9 Shigella (Sumber: Srividya, et al., 2015) Disentri dan Diare Nyeri pada saluran kemih Sindrom Reiter (Reactive arthritis) Nyeri sendi Iritasi mata Tumbuh optimal pada suhu 37°C 2. 1. Science 20

Invasi Shigella menginfeksi makrofag dan menginduksi terjadinya apoptosis pada makrofag Makrofag yang lisis merilis Shigella ke dalam submukosa kemudian menyebar di antara sel epitalium. Migrasi Shigella Terjadi proses multiplikasi dan penyebaran interseluler, sehingga sel epitel mati dan kehilangan cairan. Aliran darah Efek Enterotoksin Stx Efek Neurotoksik Stx Ginjal Menyebabkan diare berdarah Menyebabkan gagal ginjal dan terjadinya sekresi darah ke dalam urin Patogenesis Gambar 2.10 Patogenesis Shigella (Sumber: Lecturiomedical, 2022) Staphylococcus aureus adalah bakteri gram positif berbentuk bulat bergerombol, tidak motil, tidak membentuk spora dan bersifat anaerob fakultatif. Staphylococcus aureus dapat menghasilkan enterotoksin yang merupakan penyebab utama terjadinya keracunan pangan melalui mekanisme intoksikasi. 9. Staphylococcus aureus Kram Perut Pusing Mual GEJALA Gambar 2.11 Staphylococcus aureus (Sumber: Al-Dujaily, et al., 2019) Produksi toksin pada suhu 40-45°C Science 21

Vibrio cholerae adalah bakteri gram negatif berbentuk batang atau koma, tidak membentuk spora dan bersifat kemoorganotrof dan katalase positif. 10. Vibrio cholerae Jenis Penyakit Gambar 2.12 Vibrio cholerae (Sumber: Phetsouvanh, et al., 2014) Kolera merupakan penyakit diare berat dan dehidrasi Kolera Tumbuh pada suhu 37°C Patogenesis } CtxB Berikatan dengan gangliosida (GM1) 2. V. cholerae mengekspresikan gen pengkode faktor virulensi Toksin korela yang terikat di endositosis, mengalami transpor retrograde ke retikulum endoplasma 1. 3. Pelepasan CtxA dari RE ke dalam sitosol, memungkinka n adanya aktivitas ARF6 4. CtxA terikat dengan ARF6 5. Terjadi proses katalisasi ribosilasi ADP dari reseptor pasangan protein G untuk mengaktifkan adenylate cyclase. 6. Terjadi peningkatan CAMP seluler menyebabkan fosforilisasi yang bergantung pada PKA dari CFTR Menginduksi penghabisan ion dan air ke dalam lumen usus 7. Gambar 2.13 Patogenesis Vibrio cholerae (Sumber: Phetsouvanh, et al., 2014) Science 22

Selama ini pencegahan foodborne disease dilakukan dengan pemberian antibiotik dan bahan pengawet buatan. Pemberian antibiotik secara terus menerus dapat menyebabkan resistensi bakteri patogen sehingga harus dilakukan peningkatan dosis antibiotik. Konsumsi antibiotik yang dilakukan terus menerus dalam dosis tinggi dapat menimbulkan gangguan kesehatan dalam jangka panjang seperti kerusakan hati dan ginjal. Sehingga dalam kasus seperti ini perlu adanya alternatif lain untuk pencegahan foodborne diseases. Bakteriofag dapat dijadikan sebagai alternatif pencegahan foodborne disease dan pengembangan obat. Hal ini dikarenakan bakteriofag merupakan virus khusus bakteri yang dapat menyerang sel bakteri dan membunuhnya. Penggunaan bakteriofag untuk pengobatan infeksi usus yang disebabkan oleh Shigella menghasilkan pemulihan pasien dalam 9 hari, dibandingkan antibiotik yang menunjukkan perbaikan klinis dalam 29 hari. Aplikasi bakteriofag dalam pengendalian bakteri makanan memiliki keuntungan yaitu bakteriofag membunuh bakteri inangnya tanpa mengubah sifat organoleptiknya (Rogovsi, et al., 2021). Engineering Gen Peptida Kapsul Protein 1. Masukkan gen ke dalam gen protein dalam kapsul fag. DNA fag kemudian dimasukkan ke dalam bakteri yang menghasilkan fag 2. Peptida yang dihasilkan dari gen yang dimasukkan berakhir sebagai bagian dari protein kapsul pada permukaan fag. 3. Keluarkan fag menggunakan antibodi, sehingga didapatkan gen untuk peptida tersebut. Pengembangan obat menggunakan bakteriofag dapat dilakukan dengan gen untuk suatu protein ke dalam bagian kode genetik fag yang bertanggung jawab untuk membangun lapisan pelindung luarnya. Dengan pendekatan ini, dapat dihasilkan peptida acak yang dapat digunakan dalam penelitian dan pengembangan obat. Adapun proses pemasukan gen ke dalam fag dapat dilihat pada Gambar 2.14 berikut: Adapun cara bakteriofag untuk menyerang sel bakteri dan membunuhnya ialah dengan menempel pada permukaan bakteri dan memasukkan DNA nya ke dalam bakteri. Perhatikan gambar berikut: Technology Gambar 2.14 Proses Pemasukan gen dalam Fag (Sumber: Navarro, 2018) 23

Mathematics Bakteri tumbuh paling cepat pada suhu 4-60°C, dengan pH optimum berkisar 4-9 dan nilai aktivitas air (Aw) minimum ialah 0,83-0,93. 1) Fag mendarat pada suatu bakteri Materi Genetik 2) Fag memasukkan DNA nya ke dalam tubuh bakteri, DNA meniru dirinya sendiri dan membuat lebih banyak cangkang fag, mengemas DNA yang baru dibuat ke dalam cangkang baru. 3) Fag menghasilkan bahan kimia beracun yang menghancurkan sejumlah bakteri dari dalam ke luar, melepaskan anaknya yang baru ke luar untuk menginfeksi lebih banyak bakteri. Engineering Art Mikroba patogen digunakan oleh Balaram Khamari untuk menghasilkan karya seni yang disebut "Microbial Peacock" yang dibuat menggunakan bakteri dan media agar. Balaram Khamari menggunakan bakteri patogen, yaitu: E. coli untuk membuat tubuh burung merak pada media agar dan menyusun E. coli dan Staphylococcus aureus secara bergantian untuk membentuk dan memberi warna pada setiap bulu ekor merak. Kemudian, ia menggunakan bakteri Enterococcus faecalis untuk membentuk bagian kepala dan bola matanya. Berkat karya seni tersebut, ia memperoleh juara 2 pada American Society for Microbiology Agar Art Contest. Gambar 2.15 Microbial Peacock (Sumber: Meenakshi, 2021) 1. Norovirus (Norwalk-like) Norovirus berbentuk bulat, kecil dan terstruktur. Norovirus memiliki RNA utas tunggal yang tidak diselubungi oleh lapisan protein. Norovirus menginfeksi melalui partikel virus pada aerosol yang masuk ke dalam saluran pencernaan melalui kontak dengan jaringan mukosa pada mulut atau hidung, disebabkan oleh kontaminasi pangan. B. Virus Penyebab Foodborne Disease Science 24

Gambar 2.16 Norovirus (Sumber: Pendu, 2006) Radang pada lambung 10-51 jam 2.Virus Polio (poliomyelitis) Virus polio merupakan salah satu kelompok patogen pada manusia dan hewan yang dapat mengontaminasi susu mentah. Gambar 2.17 Virus Polio (Sumber: Sciencephoto.com) Poliomyelitis Penyakit akut pada sistem saraf pusat yang mengakibatkan kelumpuhan. 10-51 jam Saluran Pencernaan Menelan air dan makanan yang terkontaminasi Kotoran Kelenjar limfa mesenterika dan servikal Jaringan Ekstraneural Virus masuk dan berikatan dengan immunoglobulin-like receptor (CD 155) pada orofaring dan mukosa saluran cerna. Virion dalam sel epitel dikirim ke jaringan limfoid oleh sel M dan masuk ke kelenjar limfa. Virus masuk ke dalam aliran darah Virus masuk ke Neuron motorik sumsum tulang belakang Terjadi penghancuran neuron motorik akibat replikasi virus menyebabkan terjadinya kelumpuhan Patogenesis Virus Polio Gambar 2.18 Patogenesis Virus Polio (Sumber: Mbani, et al., 2023) Science 25

3. Virus Hepatitis Virus hepatitis terdiri dari famili yang berbeda-beda, sehingga karakteristiknya berbeda. Perbedaan tersebut terdapat pada ada atau tidaknya selubung yang menyelubungi komponen asam nukleat virus. Gambar 2.19 Morfologi Virus Hepatitis (Sumber: Kumar, et al., 2014) Penyakit Kuning Kanker Hati Sirosis Hati Jenis Penyakit Akibat Virus Hepatitis 1. 2. 3. 1. Virus menempel pada sel hepatosit inang melalui protein selubungnya Enzim polimerasi virus mengubah genom DNA untai ganda menjadi cccDNA terjadi pembungkusan protein permukaan Masuknya virus 2. 3. Membuka lapisan Saat terjadi penempelan, maka terjadi pelepasan genom virus ke dalam sitoplasma sel. 4. transkripsi dan ekspor inti semua mRNA virus ke sitoplasma untuk diterjemahkan. 5. (-) sintesis untai 6. Penghapusan Pregenom 7. 9. Perakitan (+) sintesis untai 8. Patogenesis Virus Hepatitis Gambar 2.20 Patogenesis Virus Hepatitis (Sumber: Al-Sadeq, et al., 2019) Science 26

Selain itu, teknologi pemeriksaan Hepatitis berbasis internet dan software ialah metode sorensen coefficien berbasis web. Sistem kerja aplikasi ini ialah memanfaatkan internet untuk dapat mengakses web yang kemudian akan dibawa ke halaman awal aplikasi. Pada halaman awal tersebut, pengguna akan diarahkan ke halaman login pengguna dan selanjutnya memilih halaman diagnosis. Pada halaman diagnosis, pengguna memilih gejala-gejala apa yang ia alami. Selanjutnya, setelah memilih maka hasil diagnosis akan diberikan secara realtime pada halaman hasil diagnosis. Berikut tampilan aplikasi diagnosis penyakit: Gambar 2.22 Web Diagnosis Hepatitis (Sumber: Riyanto, dkk., 2021) Pemeriksaan dini penyakit Hepatitis umumnya dilakukan dengan menggunakan alat Rapid Test. Namun, saat ini telah banyak teknologi dalam pemeriksaan penyakit hepatitis terutama yang menggunakan software. Seperti halnya Tes Cepat Molekuler (TCM). TCM merupakan teknologi pemeriksaan HBV dan HCV menggunakan kartrid, pipet tetes dan CD Assay yang berisi program untuk proses instalasi HBV dan HCV Viral Load pada software TCM. Kartrid ini disimpan pada suhu 2-28°C Gambar 2.21 Alat GeneExpert dan Software HBV Viral Load (Sumber: Kemenkes RI, 2022) Engineering Prosedur Instalasi CD Assay HBV atau HCV ke dalam software GxDx ialah: 1. Masukkan CD Assay ke dalam disk tray CPU 2. Masuk ke dalam software GxDx 3. Klik menu "Define Assay" 4. Klik "Import" 5. Pilih DVD-RW HBV VL atau HCV VL tergangung jenis CD yang digunakan 6. Klik folder Geneexpert system 7. Klik file .gxa 8. Klik "Import" Technology 27

Engineering Siapkan kartrid HBV dan beri identitas pada kartrid dan buka tutup kartrid Masukkan plasma ke dalam kartrid HBV 1 Quant Assay Sedangkan, cara kerja dan pengembangan metode Sorensen Coefficient berbasis Web untuk mendiagnosis penyakit Hepatitis ialah dengan menggunakan sistem pakar dan AI. Penggunaan AI dalam aplikasi tersebut ialah dengan memasukkan berbagai gejala penyakit hepatitis dari kasus yang sebelumnya, yang dikumpulkan menjadi basis data sehingga sistem dapat mengenali permasalah tersebut. Test dilakukan berdasarkan gejala yang diinput oleh pengguna, sistem akan melakukan pengecekan dengan menghitung kemiripan gejala tersebut dengan kasus yang lama menggunakan algoritma Sorensen Coefficient yang menghasilkan data kemiripan. Prosedur Pemeriksaan Spesimen HBV DNA menggunakan teknologi TCM: Biarkan plasma pada suhu kamar (20-35°C) selama 15-20 menit. Lakukan vortex untuk menghomogenisasi sampel selama 8-10 menit Pipet plasma dengan Bukalah tutup kartrid menggunakan pipet transfer sampai tanda batas Tutup kartrid dengan rapat, dan kemudian lakukan pembacaan pada alat TCM Kartrid dimasukkan ke dalam alat GeneExpert kemudian dibaca menggukan software selama 60 menit. 28

Art Salah satu karya seni yang menggambarkan virus khususnya virus hepatitis ialah karya seni dari Jodi A. Hadden, Ph.D yang memenangkan kontes BioArt pada tahun 2018 oleh Federation of American Society for Experimental Biology (FASEB). Gambar tersebut berjudul The Capsid of the Hepatitis B Virus. Gambar tersebut menginterpretasikan virus hepatitis B yang mengemas genomnya dalam cangkang protein ikosahedral yang disebut kapsid berdasarkan Teorema Eberhard. Teorema Eberhard menunjukkan kapsid harus mengandung: 12 Pentameter untuk membentuk cangkang tertutup (Kiri Atas) Kapsid HBV terdiri dari 12 pentameter dan 30 heksameter (Kiri Bawah). Angka triangulasi kapsid, T=4 menunjukkan bahwa terdapat 4 posisi unik yang dapat ditempati oleh protein penyusun (Kanan Atas). Terdapat total protein T*60=240, semuanya 120 dimernyang membentuk kapsid HBV (Kanan Bawah). Perhatikan Gambar 2.18 berikut: Gambar 2.23 BioArt Virus Hepatitis (Sumber: Www.Fabes.org) Selain itu, morfologi virus sudah sangat sering dijadikan inspirasi dalam membuat motif batik. Meskipun, morfologi jenis virus penyebab penyakit pangan belum pernah dikembangkan menjadi motif batik. Design motif batik yang menginterpretasikan morfologi beberapa virus dapat dilihat pada Gambar 2.19. Gambar 2.24 Motif Batik Virus (Sumber: Ami&Bahrudin, 2024) Mathematics Saat menyimpan kartrid harus memperhatikan suhu tempat penyimpanan yang berkisar 2-28°C. Hasil HBV terdeteksi jika Jika HBV DNA memiliki nilai end poin berada di atas nilai minimum yang akan muncul angka >1.00E08 IU/ml dan <10 IU/ml. 29

Protozoa adalah organisme sel tunggal dan merupakan organisme eukariotik. Protozoa terdapat dalam dua bentuk, yaitu trofozoit dan kista. 1. Giardia lamblia Giardia lamblia tergolong protozoa berflagella. Infeksi pada manusia melalui fekal-oral. Gambar 2.25 Giardia lamblia (Sumber: Cruz, 2022) Giardiasis Diare dan Perut Kembung Dosis infeksi Giardia 1-10 kista Gambar 2.26 Siklus Hidup Giardia lamblia (Sumber: Khattak, et al., 2023) Trofozoit menempel dan berkembang biak di epitel usus, menyebabkan kerusakan dan M penyakit akanan/air yang terkontaminasi Giardia Kista dapat langsung tertelan Kista muncul di usus kecil dan melepaskan trofozoit (eksistasi) Trofozoit bermigrasi menuju usus besar dan terjadi enkistasi Kista dan trofozoit yang infektif (trofozoit menjadi kista) dapat dideteksi dalam tinja Siklus Hidup Giardia lamblia 9 Hari C. Protozoa Penyebab Foodborne Disease 2. Cryptosporodium parvum Cryptosporodium parvum ialah protozoa berbentuk bulat kecil yang mampu menginfeksi mikrovili sel epitel saluran pencernaan dan pernapasan vertebrata. Gambar 2.27 C.parvum (Sumber: Putignani, et al., 2004) Dosis infeksi cryptosporodium 9-1,042 ookista. Science 30

Siklus Hidup Cryptosporodium parvum Gambar 2.28 Siklus Hidup Cryptosporodium parvum (Sumber: Gerace, et al., 2019) Ookista dipecah melepaskan 4 sporozoit Trofozoit berada di bagian apikal sel Mengalami pembelahan aseksual membentuk merozoit Merozoit dilepaskan dari meront tipe I memasuki sel inang yang berdekatan untuk membentuk meront tipe II Meront tipe II memasuki sel inang membentuk merozoites Merozoit berdiferensiasi Makrogamont (betina) Mikrogamont (jantan) Ookista berdinding tebal yang resisten Keluar melalui tinja Terjadi Pembuahan Ookista berdinding tipis Terjadi autoinfeksi 3. Cyclospora cayetanensis Cyclospora cayetanensis ialah protozoa berbentuk bulat yang hanya diisolasi pada manusia. Penularan melalui fecal-oral langsung. Gambar 2.29 Cyclospora cayetanensis (Sumber: Ibikounle, et al., 2018) Diare Cair Cyclosporiasis 1 Minggu Demam Ringan Muntah Science 31

Siklus Hidup Cyclospora cayetanensis Gambar 2.30 Siklus Hidup Cyclospora cayetenensis (Sumber: Almeria, et al., 2019) Makanan yang terkontaminasi Ookista yang bersporulasi infektif Dikonsumsi, masuk ke lumen usus Terjadi eksitasi (Sporozoit berubah menjadi trofozoit) Trofozoit membentuk 2 jenis skizon (perkalian aseksual) Skizon tipe I (mengandung 8-12 merozoit) Skizon tipe II (4 merozoit) Skizon tipe II membentuk Terjadi pembuahan Ookista tidak bersporulasi 4. Entamoeba histolytica Entamoeba histolytica memiliki tiga bentuk, yaitu bentuk trofozoit, kista dan prakista. Entamoeba histolytica bergerak dengan menonjolkan ektoplasma (pseudopodia). Trofozoit berbentuk bulat, prakista berbentuk agak lonjong dan kista berbentuk oval. Diare Cair/Berdarah Amoebiasis (Disentri Amoeba) 2-4 Minggu Gambar 2.31 E.histolytica (Sumber: Soto, et al., 2020) Science 32

a. b. c. Technology and Engineering Art Salah satu cara untuk meningkatkan keamanan pangan ialah dengan meningkatkan higienitas di lingkungan yang terdapat bahan pangan. Penggunaan teknologi yang pesat, menyebabkan peningkatan higienitas dengan memanfaatkan teknologi tersebut. Salah satunya ialah penggunaan teknologi AI dengan bantuan Machine Learning dalam pengawasan pangan. Gambar 2.32 Penggunaan Teknologi AI dengan bantuan Machine Learning (Sumber: Fujitsu, 2020; Fastcasual, 2017) Penggunaan AI dapat membantu dalam hal pengecekan kebersihan. Yang mana, bila saat melakukan pengelolaan makanan tidak sesuai prosedur alat tersebut akan mendeteksinya dan memberikan informasi kepada pengawas bahwa ada penjamah makanan yang tidak mengikuti prosedur. Sistem ini juga akan memunculkan peringatan pada kamera jika mendeteksi adanya penjamah makanan yang tidak memakai peralatan masak yang telah ditetapkan dalam peraturan ataupun standar pengelolaan makanan. Dengan begitu kualitas makan yang tersedia dapat terjaga dan tingkat higienis ma kanan pun dapat ditingkatkan di setiap tempat penyedia dan pengelolaan makanan. Protozoa yang merupakan organisme uniseluler, memiliki bentuk yang dinamis dan mempunyai bentuk morfologi dengan berbagai karakter. Sehingga, beberapa seniman melahirkan jarya seni dengan tema atau bentuk protozoa. Seperti halnya Blobitecture yang merupakan suatu langgam arsitektur yang mengacu pada bentuk organik berupa gumpalan seperti amoeba. Bangunan blob pertama kali dibuat di Belanda yaitu Air Pavilion pada tahun 1993. Sejak saat itu, banyak bangunanbangunan yang menggunakan arsitektur blob tersebut. Berikut beberapa contoh bangunan Blobitecture: Gambar 2.33 Air Pavilion di Belanda (a); Museum bentuk Amuba di Austria (b) (Sumber: Tunas&Rate, 2012 (a); Www.klasika.kompas.id (b)) 33

Penyakit dapat disebabkan oleh kapang atau oleh metabolit toksin yang dihasilkan. Mikotoksin merupakan metabolit sekunder hasil metabolisme kapang yang bersifat sikotoksik, merusak struktur sel dan merusak proses pembentukan sel. 1. Toksin dari Aspergillus Toksin utama dari Aspergillus ialah aflatoksin dan okratoksin. Jenis Aspergillus penghasil toksin ialah: Gambar 2.34 Aspergillus Flavus (A); Aspergillus parasiticus (B) (Sumber: Al-Haik, et al., 2017 (A); Silva, et al., 2015 (B)) Kerusakan hati dan kanker hati Menyebabkan A. Aspergillus slavus dan Aspergillus paraciticus Aspergillus flavus dan Aspergillus paraciticus menghasilkan aflatoksin pada suhu 23- 26°C a. b. D. Kapang Penyebab Foodborne Disease Patogenesis Aflatoksin AFB1 Terjadi proses metabolisme AFB1 Dieksresikan Cairan empedu, susu, telur dan urin Mengikat protein hati Mengikat DNA Aflatoksikosis akut Infeksi Hepatitis B Kronis Karsinoma hepatoseluler Jika tidak dapat diekskresikan 34 Science

Gambar 2.35 Aspergillus ochraceus) (Sumber: Visagie, et al., 2014) M Penyakit Ginjal enyebabkan Kerusakan Hati B. Aspergillus ochraceus Aspergillus ochraceus menghasilkan okratoksin pada suhu 25-28°C. Jenis kapang ini dapat dijumpai pada tanah dan tumbuh pada jagung, serelia dan kacang. Gangguan Pencernaan o 2. Toksin dari Penicillium Toksin dari Penicillium terdiri dari islanditoksin dan citrinin. Jenis Penicillium yang menghasilkan kedua toksin tersebut ialah sebagai berikut: A. Penicillium islandicum Menghasilkan islanditoksin atau dikenal dengan yellow rice toxin (toksin beras kuning). Bentuk kapang Penicillium islandicum dapat dilihat pada Gambar 2.27. Gambar 2.36 Penicillium islandicum (Sumber: Oh Yeon, et al., 2008) Menyebabkan Sirosis Hati Gambar 2.37 Penicillium citrinum (Sumber: Park, et al., 2003) Menyebabkan Gagal Ginjal B. Penicillium citrinum Menghasilkan citrinin dan citreoviridin. Citrinin merupakan racun ginjal, diproduksi pada suhu 25-37°C. Science 35

3. Toksin dari Fusarium Toksin dari Penicillium adalah trichoten yang terdiri dari nivalenol (NIV), deoksinivalenol (DON), T-2 Toksin, zearelanon dan fumonisin. Menyebabkan Alimentary Toxic Aleukia Rasa terbakar pada mulut, tenggorokan dan perut A. Fusarium sporotrichoides Menghasilkan Trichotecen yang terdiri dari NIV dan DON. Trichotecen menghambat sintesis protein serta berinteraksi dengan selaput sel. Produksi racun pada suhu 6-24°C. Gambar 2.38 Fusarium sporotrichoides (Sumber: Ozyurt, et al., 2008) Gambar 2.39 Fusarium graminearum (Sumber: Ali, et al., 2021) Kelainan Organ Reproduksi Wanita Menyebabkan B. Fusarium graminearum Menghasilkan zearalenon yang merupakan toksin bersifat estrogenic (mempengaruhi produksi hormon estrogen). Diproduksi pada suhu 10-14°C. C. Fusarium moniliforme Menghasilkan fumonisin yang banyak mencemari jagung. Toksisitas fumonisis didasarkan pada kesamaan struktur dengan dasar sfingoid, sfingosin dan sfinganin. Gambar 2.40 Fusarium miniliforme (Sumber: Jiang, et al., 2016) Menyebabkan Kanker Esofagus 36 Science

Technology and Engineering Inovasi teknologi untuk mengetahui bahwa suatu bahan pangan tercemar dan hampir mengalami kebusukan ialah penggunaan Electronic Nose (E-nose). Teknologi berbasis AI ini dapat membedakan bau dan aroma makanan menggunakan sensor AI. Sensor itu berfungsi untuk membedakan bau seperti bau patogen dalam bahan makanan mentah (Lintang et al., 2016). Gambar 2.41 Alat Electric Nose (Sumber: Gumelar, dkk., 2017; Dimitropoulos, 2023) a. b. Proses pengambilan data pada E-Nose berlangsung selama 3 tahapan, yaitu: 1. Baselin Pompa menghirup target udara bersih sebagai kontrol dan dialirkan oleh selang masuk menuju chamber sengan katup udara sampel kondisi tertutup sehingga udara bersih tidak tercampur oleh bau sampel. Proses ini berlangsung selama 103 detik. 2. Sensing Katup menutup selang udara bersih dan membuka selang udara sampel sehingga target bau dapat mengalir menuju chamber. Sampel bau mengisi chamber dan direspon oleh sensor sehingga menghasilkam keluaran tegangan tertentu. Proses ini berlangsung selama 120 detik. 3. Purging Katup udara sampel menutup dan membuka selang udara bersih menuju chamber yang akan dialirkan ke luar melalui selang ke luar. Proses ini berlangsung 250 detik. Mekanisme kerja Electronic Nose dapat dilihat pada Gambar 2.33 berikut: Gambar 2.42 Cara Kerja Electric Nose (Sumber: Gumelar, dkk., 2017) 37

Art Microbial art pertama kali dikenalkan oleh Alexander Flemming, ia melukis berbagai figur seperti tentara, balerina dan obyek kecil lainnya menggunakan bakteri yang digoreskan diatas permukaan medium agar atau substansi seperti gelatin. Salah satu seni agar yang menggunakan kapang jenis Aspergillus ochraceus adalah Fu(n)ji-san yang merupakan karya dari Isabel Franco Castillo. Pada seni agar tersebut ia membuat seni agar yang menggambarkan letusan gunung berapi di sebuah pulau dalam tiga dimensi, dapat dilihat pada Gambar 2.43 berikut: Gambar 2.43 Seni Agar Fu(n)ji-san (Sumber: ASM.org) Pada seni agar tersebut, gunung dibuat menggunakan agar berbahan dasar kentang dan dekstrosa yang diinokulasikan dengan cetakan Cladosporium cladosporioides. Untuk pantai indah di kaki gunung ia menggunakan spora dari Aspergillus ochraceus yang menghasilkan warna krem. 38

Latihan Soal Uraikanlah perbedaan antara mekanisme food intoxication dan food infection! Jika kita mengkonsumsi makanan kemasan atau makanan kaleng seperti: sarden, kornet dan lain-lain. Upaya apa yang perlu dilakukan agar terhindar dari foodborne disease? Jelaskan! Hewan peliharaan seperti kucing, anjing, dan ayam berpotensi dalam mengkontaminasi atau menyebarkan mikroorganisme penyebab foodborne disease. Tuliskan jenis bakteri yang sering terdapat dalam hewan peliharaan dan jelaskan mekanisme patogenesisnya! Uraikanlah jenis inovasi terbaru baik dalam bidang teknologi maupun pengobatan foodborne disease yang anda ketahui! Jika suatu daerah terkena wabah kolera, upaya apa yang perlu dilakukan agar penyebaran virus tersebut dapat terhenti? Jelaskan! 1. 2. 3. 4. 5. Tugas STEAM Berdasarkan artikel yang terdapat dalam Kompas.com tersebut, Buatlah desain poster sebagai upaya edukasi kepada peserta didik terkait penyakit bawaan pangan. Dalam poster tersebut, uraikanlah: Jenis mikroorganisme patogen yang mungkin dapat mengkontaminasi makanan di pinggir jalan (morfologi dan mekanisme penyebaran penyakit). Gejala yang ditimbulkan. Upaya pencegahan/Edukasi agar terhindar dari keracunan pangan di lingkungan sekolah. Gambar 2.34 Kasus Keracunan Massal di Bandung (Sumber: Kompas.com) 39

Preservasi bahan pangan ialah upaya mengawetkan bahan pangan dengan mempertahankan sifat fisik dan kimianya (Azara, 2020). Prinsip dari kegiatan pengawetan atau preservasi bahan pangan ialah: 1.Mencegah atau memperlambat kerusakan mikrobial. Menghilangkan mikroba atau memisahkan mikroba yang ada pada bahan pangan. 2. Mencegah kerusakan yang disebabkan oleh faktor lingkungan (Azara, 2020; Rahmawati, 2010). 3. Dalam melakukan kegiatan preservasi perlu diperhatikan jenis bahan makanan yang diawetkan, keadaan bahan makanan, cara pengawetan dan tujuan dari pengawetan. Metode preservasi yang paling sederhana ialah metode preservasi secara fisik, seperti: sentrifugasi, filtrasi, trimming dan pencucian. Metode preservasi lainnya seperti penggunaan suhu tinggi, penggunaan suhu rendah, penurunan Aw, penurunan pH, menggunakan metode kombinasi (Hurdle Concept) serta penggunaan bahan kimia/bahan alami (Azara, 2020; Kustyawati, 2020; Ayustaningwarno, 2020). 03 PRESERVASI BAHAN PANGAN