BAB III (Makalah Mikrobiologi Lingkungan Kelompok 2)

BAB III

PERAN ATAU MANFAAT BAKTERI DALAM KEHIDUPAN MANUSIA

A.           Manfaat Bakteri Dalam Bidang Lingkungan

Beberapa mikroorganisme sangat berperan dalam pengelolaan lingkungan. Contohnya pada Pseudomonas putida dapat dikembangkan menjadi mikroorganisme yang mampu mencerna minyak bumi pada kasus pencemaran air laut oleh pengeboran minyak lepas pantai atau kecelakaan kapal pengangkut minyak. Bacillus subtillis dapat dikembangkan menjadi mikroorganisme yang mempunyai kemampuan mengimobilisasi logam berat pada limbah-limbah industri yang banyak mengandung logam berat. Aspergillus miger dapat dikembangkan untuk memetabolisme pestisida tertentu seperti endosulfan dan karbofuran.

Biofilm (lapisan kumpulan mikroorganisme) juga berperan dalam pengolahan air limbah atau limbah cair baik pada lagon system (sistem kolam), activated sludge system (sistem lumpur aktif), down flow sand filter system ( sistem filter pasir aliran kebawah ) dan up flow sand filter system(sistem filter pasir aliran keatas). Salah satu fungsi biofilm tersebut adalah mendekomposisi protein menjadi amonia, nitrit dan nitrat.

Pencemaran lingkungan akhir-akhir ini menjadi permasalahan global yang menuntut pengelolaan yang efektif dan efisien dalam waktu yang relatif cepat. Pencemaran lingkungan dapat terjadi karena adanya polutan industri, domestik, pertanian, peternakan, rumah sakit dan sebagainya. Pengelolaan pencemaran lingkungan bertujuan agar suatu kegiatan sedapat mungkin menghasilkan polutan sedikit mungkin atau menjadikan polutan tersebut tidak berbahaya lagi sehingga tidak menimbulkan masalah lingkungan kesehatan. Pengelolaan tersebut dapat dilakukan secara fisik, kimia dan biologi. Pengelolaan secara biologi dapat menggunakan biota tingkat tinggi, biota tingkat rendah maupun mikroorganisme. Penggunaan biota tersebut baik sebagai biomonitoring maupun terlibat langsung dalam processing pengolahan limbah atau polutan.

Adapun beberapa peranan suatu mikroorganisme di dalam kehidupan maupun cara pengelolahannya adalah sebagai berikut:

1.      Mikroorganisme yang telah direkayasa dapat digunakan menggantikan  untuk suatu proses produksi sehingga hanya menghasilkan polutan sedikit. Beberapa contohnya adalah produksi enzim,vitamin, karbohidrat, dan lipida yang menggunakan mikroorganisme akan menghasilkan limbah produksi lebih sedikit jika dibandingkan dengan produksi  enzim, vitamin, karbohidrat, lipida yang menggunakan tumbuhan. Penggunaan Bacillus thuringiensis  sebagai bioinsektisida dan  penggunaan Bacillus subtilis sebagai pupuk bio-fosfor.

2.      Miroorganisme yang telah direkayasa dapat digunakan sebagai organisme pembersihan (biocliner). Mikroorganisme yang telah direkayasa dapat digunakan sebagai organisme pembersih (bio-cliner) jenis-jenis polutan (limbah) yang digunakan dapat digunakan dapat menghasilkan bahan yang lebih bernilai ekonomis seperti:

a)      Produksi biogas

Limbah-limbah dari rumah tangga, pertanian, dan industry yang diurai oleh bakteri kelompok metanogen dapat menghasilkan biogas yang sebagian besar merupakan metana.  Biogas metana dapat terjadi dari penguraian limbah  organik yang mengandung protein dan karbohidrat.  Secara lebih ringkas, dapat dinyatakan bahwa bakteri yang berperan dalam perombakan bahan organik dalam produksi biogas ada dua macam yaitu, bakteri pembentuk asam dan merombak bahan organik dan menghasilkan asam lemak. Proses ini dilakukan oleh bakteri-bakteri  Pseudomonas,  Flavobacterium,  Alkaligenes,  Escherichia,  Aerobacter.

Selanjutnya asam lemak ini akan dirombak oleh bakteri metan, dan menghasilkan gas bio (sebagaian besar menghasilkan metan) bakteri-bakteri tersebut adalah Methanobacterium,  Methanosarcina,  dan Methanococcus.

Di samping itu juga ada kelompok bakteri lain yang memanfaatkan unsur-unsur sulfur (S) dan membentuk H2S yaitu bakteri Desulvovibrio.

b)      Untuk Mengatasi Limbah Minyak Bumi.

Bakteri juga telah dimanfaatkan untuk mengatasi  limbah minyak bumi di daerah kilang minyak (terutama kilang minyak lepas pantai). Atau pada kecelakaan kapal pengangkut minyak bumi. Golongan  Pseudomonas,  seperti  Pseudomonas putidamampu mengkonsumsi hidrokarbon yang merupakan bagian utama penguraian  hidrokarbon terdapat pada plasmid.  Bakteri yang mengandung plasmid rekombinan  kultur dalam jerami dan dikeringkan. Jerami berrongga yang telah berisi  kultur bakteri  kering dapat disimpan dan dikeringkan dapat disimpan dan digunakan jika diperlukan. Pada jerami akan menyerap minyak dan bakteri akan menguraikan tumpahan minyak itu menjadi senyawa yang tidak  berbahya dan tidak menimbulkan polusi.

c)      Untuk Mengatasi Limbah Logam Berat.

Limbah pabrik yang banyak mengandung lsogsm berat dapat dibersihkan oleh mikroorganisme yang dapat  menggunakan logam berat sebagai nutrient atau hanya menyerap (imobilisasi)  logam berat. Mikroorganisme yang dapat digunnakan diantarany adalah Thiobacilus ferrooxidas dan Bacilus subtilis. Thiobacilus ferrooxidas  mendapatkan energy dari senyawa organic seperti bahan yang berguna asam fumarat dan besi sulfat. Bacilus subtilis memiliki kemampuan mengikat logam berat seperti Pb, Cd, Cu, Ni, Zn, Al, dan fe dalam bentuk nitrat. 

d)     Kelompok bakteri lainnya berperan dalam siklus nitrogen

Bakteri nitrifikasi adalah kelompok bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari senyawa amonia yang pada umumnya berlangsung secara aerob di dalam tanah. Kelompok bakteri ini bersifat kemolitotrof. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu nitritasi (oksidasi amonia (NH₄) menjadi nitrit (NO₂^-)) dan nitratasi (oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat (NO₃)). Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Setelah reaksi nitrifikasi selesai, akan terjadi proses dinitrifikasi yang dilakukan oleh bakteri denitrifikasi. Denitrifikasi sendiri merupakan reduksi anaerobik senyawa nitrat menjadi nitrogen bebas (N₂) yang lebih mudah diserap dan dimetabolisme oleh berbagai makhluk hidup. Contoh bakteri yang mampu melakukan metabolisme ini adalah Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, and Paracoccus denitrificans. Di samping itu, reaksi ini juga menghasilkan nitrogen dalam bentuk lain, seperti dinitrogen oksida (N₂O). Senyawa tersebut tidak hanya dapat berperan penting bagi hidup berbagai organisme, tetapi juga dapat berperan dalam fenomena hujan asam dan rusaknya ozon. Senyawa N₂O akan dioksidasi menjadi senyawa NO dan selanjutnya bereaksi dengan ozon (O₃) membentuk NO₂^- yang akan kembali ke bumi dalam bentuk hujan asam (HNO₂)

B.            Manfaat Bakteri Dalam Bidang Farmasi

Di laboratorium, bakteri dapat diubah untuk menyediakan kita dengan berbagai bahan yang bermanfaat. Bakteri dapat digunakan sebagai pabrik kecil untuk memproduksi bahan kimia dan obat-obatan yang diinginkan

1.    Bakteri penghasil antibiotik

Peranan bakteri salah satunya dalam pembuatan antibiotik. Sejarah antibiotik dimulai ketika ditemukannya obat antibiotik pertama oleh Alexander Flemming yaitu Penicillin-G. Flemming berhasil mengisolasi senyawa tersebut dari Penicillium chrysogenum syn. P. notatum. Dengan penemuan antibiotik ini membuka sejarah baru dalam bidang kesehatan karena dapat meningkatkan angka kesembuhan yang sangat bermakna. Kemudian terjadilah penggunaan besar-besaran antibiotik pada saat perang dunia untuk pengobatan berbagai macam penyakit.

Antibiotik merupakan zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain dan senyawa ini banyak digunakan dalam menyembuhkan suatu penyakit. Ada antibiotika yang membidik bakteri gram negatif atau gram positif, ada pula yang spektrumnya lebih luas. Keefektifannya juga bergantung pada lokasi infeksi dan kemampuan antibiotik mencapai lokasi tersebut.

 Mikroorganisme yang dihambat oleh antibiotik khusunya adalah bakteri. Beberapa bakteri yang menghasilkan antibiotik adalah:

a)        Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomycin.

b)        Streptomyces aureofaciens, menghasilkan antibiotik tetracycline.

c)        Streptomyces venezuelae, menghasilkan antibiotik chloramphenicol.

d)       Penicillium, menghasilkan antibiotik penisilin.

e)        Bacillus polymyxa, menghasilkan antibiotik polymixin.

f)         Bacillus brevis, menghasilkan antibiotik kerotrisin.

g)        Bacullus subtilis, menghasilkan antibiotik basitrasin.

Mekanisme kerja antibiotik:

Antibiotik adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau  menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh bakteri. Literatur lain mendefinisikan antibiotik sebagai substansi yang bahkan di dalam konsentrasi rendah dapat menghambat pertumbuhan dan reproduksi bakteri dan fungi.

Penggunaan antibotik biasanya bekerja sangat spesifik pada suatu proses, mutasi yang mungkin terjadi pada bakteri memungkinkan munculnya strain bakteri yang ‘kebal’ terhadap antibiotika. Itulah sebabnya, pemberian antibiotika biasanya diberikan dalam dosis yang menyebabkan bakteri segera mati dan dalam jangka waktu yang agak panjang agar mutasi tidak terjadi. Penggunaan antibiotika yang ‘tanggung’ hanya membuka peluang munculnya tipe bakteri yang kebal. Berdasarkan luasnya aktivitas, antibiotik dibagi menjadi antibiotik spectrum luas dan spektum sempit. Istilah luas mengandung arti bahwa antibiotik ini dapat membunuh banyak jenis bakteri sedangkan sebaliknya, istilah sempit hanya digunakan untuk membunuh bakteri yang spesifik yang telah diketahui secara pasti. Penggunaan spektrum luas digunakan apabila identifikasi kuman penyebab susah dilakukan namun kerugiaanya dapat menghambat pula bakteri flora normal dalam tubuh.

2.   Pemanfaatan bakteri dalam pembuatan enzim

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator (protein katalitik) untuk reaksi-reaksi kimia di dalam sistem biologi. Katalisator mempercepat reaksi kimia. Walaupun katalisator ikut serta dalam reaksi, ia kembali ke keadaan semula bila reaksi telah selesai. Suatu katalis adalah suatu agen kimiawi yang mengubah laju reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi tersebut. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya konsentrasi substrat, pH, suhu, dan inhibitor (penghambat).

Beberapa enzim yang digunakan dalam skala industri adalah enzim ekstraseluler, enzim yang secara normal dihasilkan oleh mikroorganisme sesuai dengan substratnya dalam lingkungan eksternal dan dapat disamakan dengan enzim pencernaan pada manusia dan hewan. Kemudian ketika mikroorganisme memproduksi enzim untuk memisahkan molekul eksternal besar agar bisa dicerna biasanya digunakan media fermentasi. Dalam fermentasi sari dari kultivasi mikroorganisme tertentu, seperti contoh, bakteri, yeast atau filamentous jamur, dijadikan sumber utama protease, amilase dan sedikit selolosa, lipase, dsb.

Manfaat enzim ini juga sangat penting bagi tubuh. Seperti enzim papain dan enzim bromelin yang berperan dalam melancarkan pencernaan, mengurangi nafsu makan, membantu mempercepat penyerapan antibiotic, serta mencegah pencampuran keeping-keping darah. Enzim juga bermanfaat dalam mengatasi kasus peradangan karena dapat mengurangi peradangan seperti pada radang dan pembengkakan tulang persendian. Selain itu enzim juga berguna untuk mempercepat proses penyembuhan luka, termasuk menghentikan pembengkakan pasca benturan. Enzim juga bermanfaat dalam mencegah kerusakan gigi karena mampu menekan jumlah koloni candida albican yang merusak gigi. Enzim yang disolasi dari mikroorganisme dapat diaplikasikan pada berbagai macam industri. Misalnya, enzim proteose yang diisolasi dari bahan pembersih. Protease merusak dan melarutkan protein yang mengotori pakaian. Enzim yang dihasilkan untuk proses-proses industri meliputi protease , amilase, glikosa isomerase, glukosa oksidase, renin, pektinase, dan lipase.empat macam enzim yang secara luas diproduksi oleh mikroganisme adalah protease, glukamilase,α-amilase, dan glukosa isomerase.

Protease adalah enzim yang menyerang ikatan peptida molekul protein dan membentuk fragmen-fragmen kecil peptida. Strain rekombinan Basillus sp. GX6644 mensekresikan alkalin protease yang sangat aktif terhadap protein kasein susu. Dengan aktifitas tertinggi pada pH 11 dan temperatur 40-55°C. Strain rekombinan yang lain yaituBasillus sp. GX6638 mensekresi beberapa alkalin protease yang aktif pada kisaran pH yang cukup luas (8-12). Fungi yang mempreduksi protease adalah spesies Aspergillus.Protease yang dihasilkan oleh fungi memiliki kisaran pH yang lebih luas dibandingkan protease yang diperoduksioleh bakteri.

Amilase digunakan dalam detergen dan dalam industri pembuatan bir. Ada beberapa tipe amilase, termasuk α-amilase yang digunakan untuk mengubah pati menjadi maltosa dan dekstrin, glukamilase yang mengubah pati menjadi glukosa. Ketiga enzim diatas digunakan untuk memproduksi sirup dan dekstrosa dari pati. Produksi amilase menggunakan fungi Aspergillus sp. Aspergillus oryzae yang digunakan untuk memproduksi amilase dari gandum pada kultur stasioner. Bacillus subtilis dan bacillus diastaticusdigunakan untuk memproduksi amilase bakteri.

Glukosa isomerase mengubah glukosa menjadi friktosa yang dua kali lebih manis dibandingkan sukrosa dan 1,5 kali lebih manis  dibandingkan glukosa, sehingga fruktosa merupakan bahan pemanis  yang sangat penting pada industrimakanan dan minuman. Enzim ini diproduksi oleh Bacillus coagulan, streptomyces sp. Dan Nocardia sp.

Renin merupakan enzim penggumpal susu yang mengkatalisis koagulasi susu dalam industri pembuatan keju. Enzim ini diproduksi oleh Mucor pussilus.

Enzim mikroorganisme juga digunakan dalan produksi polimer sintetik. Misalnya, industri plastik saat ini menggunakan metode kimia untuk mereduksi alkene oxidan yang digunakan untuk memproduksi plastik. Produksi alkene oxidan dari mikroorganisme melibatkan aksi tiga enzim yaitu piranose-2-oksidase dari fungi oudmansiella mucida,enzim haloperoksidase dari fungi Caldariomyces sp. Dn enzim epoxidase darifalvobacterium sp.

C.           Manfaat Bakteri Dalam Bidang Pangan

 Bakteri merupakan makhluk bersel tunggal yang berkembang biak dengan cara membelah diri dari satu sel menjadi dua sel. Pada kondisi yang sangat baik, kebanyakan sel bakteri dapat membelah dan berkembang biak dalam waktu kurang lebih 20 menit. Pada kecepatan yang tinggi ini satu sel bakteri dapat memperbanyak diri menjadi lebih dari 16 juta sel baru dalam waktu 8 jam.
Berdasarkan bentuk selnya, bakteri dapat dibedakan atas empat golongan yaitu:

a.       Koki (bentuk bulat)

Koki mungkin terdapat dalam bentuk tunggal (terpisah), berpasangan (diplokoki), berempat (tetra koki atau tetrad), bergerombol (stapilokoki), dan membentuk rantai (streptokoki).

b.      Basili (bentuk batang) Basil mungkin terdapat dalam bentuk tunggal (terpisah) atau membentuk rantai.

c.       Spirilium (bentuk spiral)

d.      Vibrio (bentuk koma)

Bakteri ditemukan dimana-mana. Banyak bakteri yang sebenarnya tidak berbahaya bagi kesehatan, tetapi jika tumbuh dan berkembang biak pada pangan sampai mencapai jumlah yang sangat tinggi dapat mengakibatkan kerusakan makanan, yaitu menimbulkan bau busuk, lendir, asam, perubahan warna, pembentukan gas, dan perubahan-perubahan lain yang tidak diinginkan. Bakteri semacam ini digolongkan ke dalam bakteri perusak pangan.

Bakteri perusak pangan sering tumbuh dan menyebabkan kerusakan pada bahan pangan yang mempunyai kandungan protein tinggi seperti ikan, susu, daging, telur dan sayuran. Bakteri yang menyebabkan gejala sakit atau keracunan disebut bakteri patogenik atau patogen. Gejala penyakit yang disebab¬kan oleh patogen timbul karena bakteri tersebut masuk ke dalam tubuh melalui pangan dan dapat berkembang biak di dalam saluran pencemaan dan menimbulkan gejala sakit perut, diare, muntah, mual, dan gejala lain. Patogen semacam ini misalnya yang tergolong bakteri koli (Escherichia coli patogenik), Salmonella dan Shigella.

Bakteri patogenik di dalam pangan juga dapat menyebabkan gejala lain yang disebut keracunan pangan. Gejala semacam ini disebabkan oleh tertelannya racun (toksin) yang diproduksi oleh bakteri selama tumbuh pada pangan. Gejala keracunan pangan oleh racun bakteri dapat berupa sakit perut, diare, mual, muntah, atau kelumpuhan. Bakteri yang tergolong ke dalam bakteri penyebab keracunan misalnya Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, dan Bacillus cereus yang memproduksi racun yang menyerang saluran pencemaan dan disebut enterotoksin, dan Clostridium botulinumyang memproduksi racun yang menyerang syaraf serta dapat menyebabkan kelumpuhan saluran tenggorokan dan disebut neurotoksin atau racun botulinum.

Selain pengaruh yang merugikan, beberapa bakteri juga mempunyai pengaruh yang menguntungkan dan yang digunakan atau berperan. dalam pembuatan berbagai makanan fermentasi, misalnya sayur asin, ikan peda, terasi, keju, susu fermentasi (yogurt, yakult), sosis, dan lain-lain. Bakteri semacam ini memproduksi senyawa-senyawa yang menimbulkan cita-rasa yang khas untuk masing-masing produk, dan beberapa juga memproduksi asam yang dapat mengawetkan makanan.

Peran Positif Bakteri dalam Bidang Pangan

Menurut Schlegel (1994) beberapa bukti mengenai peranan mikrobiologi dapat dikemukakan sebagai proses klasik menggunakan bakteri.  Di Jepang dan Indonesia sudah sejak zaman dahulu kacang kedelai diolah dengan menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri asam laktat. Bahkan sudah sejak zaman perang dunia pertama fermentasi terarah dengan ragi digunakan untuk membuat gliserin. Asam laktat dan asam sitrat dalam jumlah besar yang diperlukan oleh industri makanan, masing-masing dibuat dengan pertolongan bakteri asam laktat dan cendawan Aspergillus niger.

Pengawetan makanan dengan mikroorganisme

a.       Sayuran yang terfermentasi

Hampir semua sayuran dapat mengalami fermentasi bertipe asam laktat, yang biasanya dilakukan oleh berbagai jenis Sterpcococcus, Lactobacillus leuconostoc, dan Pediococcus.  Organisme-organisme ini mengubah gula yang terdapat dalam sayuran terutama menjadi asam laktat yang mengatasi pertumbuhan organisme lain dan menberi rasa unik pada sayuran yang terfermentasi.  Setelah fermentasi, sayuran semacam itu sering disebut “teracarkan” dan tidak jarang terlihat botol-botol acar bit, acar kacang hijau, atau acar wortel.

b.      Saurkraut (kubis asin)

Saurkraut ialah produk fermentasi asam laktat kubis yang diparut.  Kubis segar selalu mengandung sejumlah jenis Leuconostoc dan Lactobacillus, sehingga tidak perlu ditambahkan bakteri untuk memulai fermentasi.

c.       Acar

Organisme yang bertanggungjawab terhadap acar terfermentasi pada dasarnya adalah semua jenis marga Lactobacillus dan produk akhirnya mempunyai sekitar keasaman yang sama dengan saurkraut.

d.      Zaitun

Zaitun hijau semula diperlakukan dengan 1 sampai 2 persen larutan alkalis selama 24 jam untuk menghilangkan sebagian dari rasa pahit.  Setelah dicuci dengan sempurna untuk mehilangkan air alkalis, zaitun diletakkan dalam tong dan direndam dengan larutan garam 6 sampai 9 persen.  Fermentasi asam laktat yang kemudian berlanjut berlangsung selama 6 hingga 10 bulan, yang setelah itu zaitun hijau dipilah dan dikemas.

e.       Daging terfermentasi

Sosis adalah satu-satunya produk daging terfermentasi.  Sosis yang telah diolah kemudian disimpan pada suhu 8^oC selama 40 hari atau lebih, yang selama waktu itu terjadi fermentasi asam laktat disertai dehidrasi daging yang cukup.  Tentu saja hal ini meningkatkan kadar garam yang bersama dengan asam laktat mencegah pertumbuhan organisme yang merusak.

f.       Makanan terfermentasi dari timur

Kecap dibuat dari kedelai yang dimasak kemudian difermentasi.  Enzim disekresikan oleh jamur Aspergillus yang menghidrolisiskarbohidrat dan protein kedelai dan tak diragukan lagi menyebabkan cita rasa kecap yang khas. Lactobacillus delbrueckii memfermentasi karbohidrat, yang membentuk cukup asam kojat untuk mencegah perusakan.  Bakteri asam laktat yang lain maupun beberapa marga khamir memberikan sumbangan kepada citarasa akhir kecap.

Proses menggunakan mikroba fermentasi klasik telah diganti dengan cara baru untuk produksi dan konversi menggunakan mikroba. Senyawa karotenoid dan steroid diperoleh dari fungi. Sejak ditemukan bahwa Corynebacterium glutamicum memproduksi glutamat dengan rendemen tinggi dari gula dan garam amonium, maka telah diisolasi berbagai mutan dan dikembangkan proses baru yang memungkinkan pembuatan banyak jenis asam amino, nukleotida, dan senyawabiokimia lain dalam jumlah besar. Bakteri juga diikutsertakan oleh para ahli kimia pada katalisis sebagian proses dalam rangkaian sintesis yang panjang; biokonversi oleh mikroba lebih spesifik dengan rendemen lebih tinggi, mengungguli koversi secara kimia; amilase untuk hidrolisis pati, proteinase pada pengolahan kulit, pektinase untuk penjernihan sari buah dan enzim-enzim lain yang digunakan di industri diperoleh dari biakan bakteri (Ali, 2008).

Bakteri yang menguntungkan kita, misalnya Enterobacter aerogenes, Erwinia herbicola, Leuconostoc plantarum sangat berperan dalam pembuatan sauerkraut (kubis fermentasi). Streptococcus thermophylus dan Lactobacillus bulgaricus berperan dalam pembuatan yogurt, Pedicoccus cerevisiae danMicrococcus sp. berperan dalam penbuatan sosis. Acetobacter xylinum berperan dalam pembuatan nata de coco (Budiyanto, 2002).

 Peran Negatif Bakteri dalam Bidang Pangan

Berbagai penyakit atau infeksi yang berbeda-beda mungkin terjadi karena memakan makanan yang terkontaminasi dengan organisme patogen.  Infeksi makanan terjadi karena memakan makanan yang mengandung organisme hidup yang mampu sembuh atau bersporulasi dalam usus yang menimbulkan penyakit.

Penyakit yang paling mendapat perhatian adalah penyakit-penyakit makanan yang disebabkan oleh organisme yang biasanya dianggap ada.  Penyakit-penyakit ini dapat dibagi menjadi dua kelompok besar.

Infeksi Makanan

Infeksi makanan terjadi karena memakan makanan yang mengandung organisme hidup yang mampu sembuh atau bersporulasi di dalam usus yang menimbulkan penyakit.  Organisme penting yang menimbulkan infeksi makanan meliputi C.Perfringens, Vibrio parahaemolyticus, dan sejumlah jenis Salmonela yang berlainan.

a.       Salmonella

Reservoir utama bagi Salmonella ialah saluran pencernaan banyak hewan, meliputi burung, hewan ternak, reptilia, dan manusia.  Orang menjadi terinfeksi karena kemasukan makanan atau minuman yang terkontaminasi.  Sudah barang tentu air menjadi tercemar karena masuknya kotoran dari hewan apa saja yang mengekskresi Salmonella.  Infeksi melalui makanan terjadi karena masuknya daging yang terkontaminasi atau melewati tangan sebagai perantara dalam pemindahan Salmonella dari sumber yang terinfeksi.

b.      Clostridium perfringens

Organisme ini memproduksi berbagai ragam eksotoksin.  Membentuk spora apabila berada di dalam usus, dan hanya pada waktu pembentukan endospora dalam usus itulah toksin peracunan makanan diproduksi.  Sumber yang paling sering ialah daging atau produk-produk daging.  Masuknya masakan daging semacam itu mengakibatkan rasa sakit perut dan diare yang akut sesudah masa inkubasi 8 sampai 24 jam.

c.       Vibrio parahaemolyticus

Kerang-kerangan merupakan sumber infeksi saluran pencernaan jika dimasak mentah atau sedikit dimasak.  Belum diketahui dengan tepat bagaimana diare yang dihubungkan dengan organisme ini dapat terjadi, tetapi kegawatan infeksi ini dapat dirasakan dengan memikirkan kenyataan bahwa laju kematian karena infeksi V. Parahaemolytikus dapat mendekati 7 atau 8 persen.

Langkah pengendalian

Jadi, makanan sekali-kali jangan dibiarkan berada pada suhu kamar yang akanme mungkinkan mikroorganisme yang mengontaminasi berkembangbiak.

Peracunan Makanan

Peracunan makanan tidak disebabkan oleh menelan organisme hidup melainkan dengan kemasukan toksin atau substansi beracun yang beracun yang disekresikan ke dalam makanan. Dalam hali yang terakhir, organisme ini mungkin mati setelah pembentukan toksin dalam makanan, tetapi apabila toksin itu sendiri dimusnahkan, peracunan makanan yang hebat dapat terjadi dari memakanan makanan itu. Organisme yang menyebabkan peracunan makanan mencakup S. aureus, C. botulium, dan B. cereus.

A.    Staphylococcus

Peracunan ini disebabkan oleh kokus gram positif kecil, stafilokokus yang sama bertanggung jawab atas banyak masalah infeksi di rumah sakit.  Organisme itu mudah tumbuh pada media hara biasa dan walaupun banyak galur memerlukan beberapa asam amino dan satu vitamin B atau lebih, galur-galur ini tidak dapat dipandang sebagai bakteri yang sukar dipelihara.  Ciri peracunan makanan stafilokokus yang sangat menonjol adalah diare yang hebat, muntah-muntah dan sakit perut, sedangkan bantuan yang menonjol adalah masa inkubasinya yang pendek sekitar 2 sampai 4 jam.

B.     Bacillus cereus

Organisme ini adalah batang besar gram positif yang membentuk spora dan merupakan salah satu anggota suku Bacillaceae saprofit yang paling sering terdapat dimana-mana.  Apabila makanan yang di dalamnya terdapat organisme ini, selama 24 jam terjadi rasa sakit perut yang hebat dan diare beberapa jam setelah termakan.  Ditemukan di dalam tanah dan pada makanan mentah dan kering, mencakup beras yang belum dimasak.

C.     Clostridium botulinum

C. botulinum, batang gram positif yang besar dalam suku Bacillaceae, adalah jasad etiologi peracunan makanan yang sangat fatal dan biasanya terjadi setelah menelan eksotoksin yang terbentuk sebelumnya yang dihasilkan oleh organisme ini sewaktu tumbuh dalam makanan.

D.    Epidemiologi botulisme

Tersebar dalam tanah, pada dasar danau dan pada vegetasi yang membusuk, begitu banyak makanan, sayuran dan daging, terkontaminasi dengan organisme ini.  Banyak hewan mati setiap tahun setelah menelan butiran-butiran yang terfermentasi.

E.     Patogenis botulisme

Gejala pada manusia biasanya mulai setelah masa inkubasi 18 sampai 36 jam dan mencakup mual dan muntah-muntah di samping penglihatan ganda, kesulitan menelan dan beberapa kelumpuhan otot.

F.     Diagnosis botulisme

Setelah orang memperlihatkan gejala botulisme, mungkin dalam darahnya masih beredar toksin bebas.  Mencit sangat peka terhadap toksin ini.

Pencegahan dan pengendalian botulisme

Tidak seperti endospora organisme ini, toksin botulisme sangat labil terhadap suhu.  Jadi sayuran kalengan rumahan harus dimasak selama 15 menit sebelum dihidangkan.  Perlakuan semacam itu akan menginaktivasi toksin yang mungkin ada.

Peracunan makanan disebabkan oleh elaborasi eksotoksin oleh bakteri selama pertumbuhannya dalam makanan yang terkontaminasi.  Tipe paracunan makanan yang agak berbeda, kadang-kadang disebut infeksi makanan, disebabkan oleh efek racun sel bakteri yang ditelan (Volk, 1990).

Banyak bakteri saprofitik yang hidup pada bahan makanan dan dapat merusak serta meracuni bahan makanan tersebut. Akibat aktivitas tersebut, tidak sedikit kerugian yang ditimbulkannya. Berikut ini beberapa contoh bakteri perusak bahan makanan, yaitu: Pseudomonas cocovenenans penghasil asam bongkrek pada tempe bongkrek. Clostridium botulinum penghasil toksin pada makanan dan minuman kaleng. Erwinia, Bacillus dan Clostridium bersifat pektolitik yang menyebabkan busuk air atau busuk lunak (soft rot) pada sayuran dan buah- buahan dan juga dapat menyebabkan hilangnya kemampuan membentuk gel pada sari buah. Alcaligens viscolactis dan Enterobacter aerogenes menyebabkan pelendiran pada susu. Lactobacillus plantarum menyebabkan pelendiran pada produk buah- buahan, sayuran, cider, sauerkraut, dan bir (Budiyanto, 2002).

D.           Manfaat Bakteri Dalam Bidang Pencernaan Makanan

E. Coli

Bakteri Escherichia coli, atau E.coli dikenal sebagai salah satu bakteri yang menguntungkan bagi manusia dan bisa menyebabkan gangguan pencernaan pada manusia (diare). Selebihnya, bakteri ini hidup didalam usus besar manusia dan berfungsi sebagai pengurai sisa-sisa makanan yang tidak terserap dalam sistem pencernaan manusia. Bakteri ini termasuk dalam kelompok bakteri berbentuk batang pendek dan tumbuh ideal pada suhu 20º - 40º C. Keberadaannya pertama kali dikenali oleh Theodor Escherich pada tahun 1885.

Saat menguraikan sisa-sisa makanan yang tidak terserap oleh sistem pencernaan tersebut, bakteri ini mengeluarkan bau yang sangat menyengat yang sering kita kenal dengan kentut. Dari sinilah sebab kentut manusia berbau menyengat. Usus manusia dilengkapi dengan pertahanan tubuh untuk mempertahankan diri dari serangan bakteri lewat saluran pencernaan. Mulai suasana asam kuat di lambung yang bisa menghancurkan apa saja, termasuk bakteri pada umumnya, kemudian enzim-enzim yang juga secara biokimiawi bisa merusak bakteri yang masuk ke usus. Di bagian paling akhir, yakni di usus besar, terdapat berbagai macam bakteri, khususnya  E. coli. Fungsi E coli selain menutup permukaan usus besar agar bakteri lain, khususnya bakteri patogen tidak ada tempat lagi untuk berada di usus, sehingga terus menuju ke luar melalui kotoran; E. coli juga bisa menghasilkan bahan antibiotik, seperti KOLISIN  yang bisa membunuh bakteri patogen lain; selain itu E. coli bersama bakteri lain, mencerna makanan sisa yang ada di usus besar, sehingga oleh E. coli tersebut menghasilkan berbagai produk untuk ‘dirinya’, seperti asam amino, yang dibutuhkan pula oleh manusia. E. coli di dalam usus melakukan intervensi sedikit-sedikit ke lapisan dinding usus, sehingga bagi manusia ‘normal’ artinya keadaan tubuhnya dalam keadaan sehat, bisa menghasilkan kekebalan atau imunitas di lapisan usus, yang pada akhirnya bisa disumbangkan ke tubuh manusia secara keseluruhan dan kembali lagi ke usus (Homing Mechanism). Jadi E. coli berfungsi melatih sel-sel di dinding usus untuk memiliki pertahanan menghadapi serangan bakteri patogen lain. E. coli dalam tubuh manusia diketahui mengandung vitamin K12 dan mencegah tumbuhnya bakteri lain didalam usus. Industri-industri kimia juga bergantung amat besar pada bakteri ini dalam proses produksi, terutama fermentasi.                                                    

Kingdom         : Bacteria

Filum               : Proteobacteria

Kelas               : Gammaproteobacteria

Ordo                : Enterobacteriales

Famili              : Enterobacteriaceae

Genus              : Escherichia

Spesies            : Escherichia coli

E.coli, spesies yang paling dikenal dari bakteri enterik dan bisa dibilang paling banyak dikenal dari semua bakteri. Bakteri umum ini bertempat tinggal pada saluran pencernaan manusia dan hewan berdarah panas. Sebagai fakultatif aerob dari usus , hal ini juga dilengkapi untuk bertahan hidup anaerob dan mengkonsumsi oksigen yang masuk ke dalam habitatnya. Kegiatan ini sangat penting untuk menjaga kondisi anarobik dalam usus besar. Meskipun ini adalah sebuah spesies yang penting pada saluran usus manusia, hal ini tidak dominan. Banyak bakteri yang lain, tetapi tidak semua, dalam kelompok ini juga tinggal di usus traktat hewan, maka perhitungan untuk nama umum ini  'bakteri enterik' untuk organisme ini.

Peranan Bakteri dalam Pembasmi Hama Tanaman (Biopestisida)

Ulat (larva) serangga merupakan salah satu dari sekian banyak hama pada tanaman yang dapat menggagalkan hasil panen pertanian, sehingga perlu dikurangi jumlahnya.

Adapun cara yang paling aman pemberantasan hama yang aman dan ramah terhadap lingkungan adalah menggunakan agen hayati (biopestisida), artinya menggunakan mikroorganisme yang dapat menimbulkan penyakit (patogen) bagi hama tersebut. Contohnya yaitu menggunakan bakteri Bacillus thrungiensis (Bt) dan bakteri dari jenis Bacillus popilliae.

Mikroba dari bakteri Bacillus thrungiensis (Bt) mampu menghasilkan senyawa biokimia delta-endotoksin berupa racun (toksin) protein kristal yang dapat mematikan hama.  Bakteri tersebut dicampurkan dengan cairan sebagai perekat, kemudian disemprotkan pada tanaman yang terinfeksi oleh hama maupun penyakit pada tanaman.

Bagaimana cara Bacillus thuringiensis bekerja?

Larutan Bt dan spora di semprotkan ke tanaman. Bacillus thuringiensis akan menghasilkan kristal protein saat sporulasi. Kristal protein yang bersifat insektisidal ini sering disebut dengan delta-endotoksin (Deacon, 2010). Kristal protein yang ada pada Bacillus thuringiensis ini sebenarnya merupakan pro-toksin yang jika larut . kristal protein tidak dapat larut pada kondisi normal, sehingga aman bagi manusia, atau hewan tingkat tinggi lainnya. Namun, dapat larut pada kondisi pH sekitar 9.5. Kondisi ini ditemukan didalam usus serangga (dalam hal ini, ulat). Hal ini lah yang menyebabkan Bt merupakan agen insektisida yang spesifik.

Bacillus thuringiensis  bekerja secara spesifik, karena hanya akan berikatan dengan reseptor dari sel usus serangga (ulat) berikatan dengan reseptor dinding sel usus dan akan membuat lubang dan menyebabkan tidak seimbangnya pH. Sehingga usus lumpuh dan serangga berhenti makan. Ph usus dan darah menjadi tidak seimbang dan mengakibatkan spora berkecambah dan bakteri merusak inang.         

1.      Seranggga memakan tanaman yang telah di semprotkan Bt, sehingga kristal dan spora masuk kedalam tubuhnya.

2.      Toksin akan berikatan denga reseptor tertentu di usus.

3.      Toksin akan merusak dinding sel epitel dan merusak keseimbangan pH,sehingga mengakibatkan spora berkecambah dan bakteri merusak sel inang (serangga)

4.      Serangga matiBeberapa jenis tanaman yang sering dilakukan penyemprotan dengan Bt adalah tanaman jagung, yang jika tanaman tersebut disemprotkan Bt, maka ulat-ulat penggerek akan musnah. Bakteri Bt juga aktif bekerja untuk membunuh ngengat pada buah apel, kol (kubis), brokoli, pir, terong, stobery, kentang, maupun wortel dan tanaman hortikultura jenis lainnya.

Berikut ini ada beberapa varietas bakteri Bacillus thrungiensis (Bt) komersial (yang diperdagangkan), anatara lain yakni sebagai berikut:

·         Bacillus thrungiensis varietas israelensis, yang mampu membunuh larva nyamuk dan juga lalat hitam;

·         Bacillus thrungiensis varietas kurstaki, yang mampu mematikan berbagai jenis hama ulat yang menyerang tanaman pertanian;

·         Bacillus thrungiensis varietas aizawai, sangatlah efektif membunuh larva ngengat, terutama larva ngengat diamonback (Plutella xylostella) pada tanaman kubis (kol);

·         Bacillus thrungiensis varietas tenebrionis, sangat efektif untuk membunuh kumbang kentang Colorado (Leptinotarsa decemlineata) dan juga larva kumbang daun dan hama penggerek;

Selain pemanfaatan bakteri Bacillus thrungiensis (Bt) dalam dunia bioteknologi pertanian, ada juga beberapa jenis agen hayati (biopestisida) yang dapat membunuh hama pertanian, seperti:

·         Bioinsektisida Baculovirus, digunakan untuk memberantas juga mematikan hama tanaman budidaya, seperti serangga penggerek jagung, kumbang kentang, kutu dan kumbang daun, serta hama pada tanaman kapas. Baculovirus yang tertelan (dimakan) hama/serangga parasit, tidak menyebabkan serangga langsung mati sehingga virus ini dapat ditularkan pada serangga (insekta) lainnya. Akan tetapi, pada saat-saat tertentu, dapat menyebabkan kematian pada serangga-serangga tersebut, sehingga akan terjadi kematian serangga secara massal (banyak);

·         Bakteri minum es yang berasal dari keturunan Pseudomonas syringae, yang digunakan untuk menangkal hama pertanian;

·         Dalam pengendalian jumlah hama di suatu lingkungan ekosistem alam, dapat menyemprotkan feromon insekta (serangga) yang telah dimanipulasi menggunakan rekayasa genetika pertanian. Feromon adalah substansi kimiawi yang dikeluarkan oleh organisme tertentu untuk tujuan komunikasi dengan sesamanya dalam satu spesies yang sama. Adanya feromon yang dimanipulasi tersebut diharapkan dapat menurunkan jumlah populasi hama dengan cara menghambat kehadirannya dalam suatu areal pertanian, atau menjadikan hama tidak berhasil kawin di dalam komunitasnya, sehingga akan mengurangi jumlah hama dari satu generasi ke generasi berikutnya;