Clostridium Botulinum

Makanan yang aman adalah yang tidak tercemar, tidak mengandung mikroorganisme atau bakteri dan bahan kimia berbahaya, telah diolah dengan tata cara yang benar sehingga sifat dan zat gizinya tidak rusak, serta tidak bertentangan dengan kesehatan manusia. Karena itu, kualitas makanan, baik secara bakteniologi, kimia, dan fisik, harus selalu diperhatikan. Kualitas dari produk pangan untuk konsumsi manusia pada dasarnya dipengaruhi oleh mikroorganisme.

Pertumbuhan mikroorganisme dalam makanan memegang peran penting dalam pembentukan senyawa yang memproduksi bau tidak enak dan menyebabkan makanan menjadi tak layak makan. Beberapa mikroorganisme yang mengontaminasi makanan dapat menimbulkan bahaya bagi yang mengonsumsinya. Kondisi tersebut dinamakan keracunan makanan.

Keracunan makanan tidak disebabkan tertelannya organisme hidup, melainkan akibat masuknya toksin atau substansi beracun yang disekresi ke dalam makanan. Organisme penghasil toksin tersebut mungkin mati setelah pembentukan toksin dalam makanan. Organisme yang menyebabkan keracunan makanan salah satunya adalah Clostridium botulinum (Astawan, 2007).

C. botulinum dapat menghasilkan molekul protein dengan daya keracunan yang sangat kuat yang dikenal dengan botulinin. Botulinin tersebut yang menyebabkan botulisme, yaitu penyakit keracunan makanan yang terkontaminasi oleh C. botulinum.

Suhu dan waktu pemanasan yang tidak memadai selama sterilisasi dapat mengakibatkan tumbuhnya Clostridium botulinum. Clostridium botulinum merupakan bakteri thermophilik (tahan panas) yang dapat hidup dalam kondisi anaerobik (tidak ada oksigen). Bakteri ini menghasilkan toksin (racun) yang dapat menyerang saraf (karena menyerang saraf maka disebut neurotoksin). Gejala keracunan ini (botulism) dapat terjadi selang beberapa jam sampai satu atau dua hari setelah mengkonsumsi makanan yang terkontaminasi Clostridium botulinum. Beberapa gejala yang timbul antara lain mulut kering, penglihatan kabur, tenggorokan kaku, kejang-kejang dan dapat mengakibatkan penderita meninggal karena sukar bernafas (Wiwit, 2008).

Kasus botulismus pertama kali dilaporkan tahun 1793 serta agen etiologinya pertama kali diisolasi tahun 1895 oleh E. Van Ermengen. Wabah yang diteliti oleh Van Ermengen terjadi di Belgia dengan kejadian 34 kasus dan menewaskan 3 orang penderita. Organisme penyebab dinamainya Bacillus botulinus dari latin botulus yang berarti sosis. Botulismus disebabkan oleh C. botulinum adalah kuman gram positif, anaerob, bentuk batang, spora (Jay, 1978). Berdasarkan atas spesifisitas serologi dari toksinnya dikenal ada 7 jenis toksin yaitu : Jenis A, B, C, D, E, F,dan G. Toksin A, B, E, dan F sebagai penyebab penyakit pada manusia. Toksin jenis A umumnya sebagai penyebab botulismus negara bagian Barat Amerika, dimana toksin A bersifat lebih toksik dibandingkan dengan toksin jenis B. Toksin jenis B lebih sering dijumpai di tanah dan bersifat kurang toksik dari jenis A. Toksin C merupakan penyebab penyakit pada unggas, sapi dan hewan lainnya. Toksin D berkaitan dengan keracunan makanan pada pakan sapi terutama di Afrika Selatan. Toksin E bersifat toksik pada manusia terutama ditemukan pada ikan dan produk-produk ikan. Toksin F sama dengan jenis A dan B yang diisolasi di Denmark. Jenis G dilaporkan di Argentina tetapi dikatakan tidak mengakibatkan botulismus pada manusia. Berdasarkan atas sifat toksinnya dapat juga digolongkan atas dasar kemampuan proteolitiknya dimana toksin jenis A, B dan F bersifat proteolitik, sedangkan jenis E tidak (Suardana, 2001; Frazier dan Westhoff, 1988; Jay, 1978).

Ada tiga jenis botulism yang biasa dijumpai, yaitu foodborne botulism (terjadi karena mengkonsumsi makanan yang terkontaminasi oleh Clostridium botulinum)　seperti pada kasus di atas, wound botulism (karena ada luka yang terkontaminasi oleh Clostridium botulinum) dan infant botulism (terjadi pada anak-anak yang mengkonsumsi makanan terkontaminasi Clostridium botulinum) (Wiwit, 2008).

1. MORFOLOGI

Sel vegetatif C. botulinum berbentuk batang dan berukuran cukup besar untuk ukuran bakteri. Panjangnya antara 3 μm hingga 7 – 8 μm. Lebarnya antara 0,4 μm hingga 1,2 μm.

Pada pengecatan Gram, C. botulinum yang mengandung spora bersifat Gram positif, sedangkan C. botulinum yang tidak mengandung spora bersifat Gram negatif. Namun, C. botulinum termasuk bakteri Gram positif.

Spora yang dihasilkan oleh sel Clostridium secara struktural sangat berbeda dengan sel pada spesies itu sendiri, tapi yang terkenal adalah spora pada Clostridia yang bersifat patogen. Lapisan paling luar spora disebut dengan exosporium. Exosporium ini bervariasi antara masing – masing species, terkenal pada species yang bersifat patogen, termasuk C. botulinum. Lapisan di bawah exosporium disebut dengan membran spora, terdiri atas protein yang strukturnya tidak biasa. Bagian tengah spora mengandung DNA spora, ribosom, enzim, dan kation. Kandungan logam pada spora C. botulinum berbeda dari kandungan metal pada Bacillus. Strain proteolitik C. Botulinum dapat menghasilkan spora yang sangat resisten dengan pemanasan tinggi.

C. botulinum merupakan bakteri anaerob yang tidak dapat tumbuh di lingkungan anaerob. Hasil uji pertumbuhan pada media agar aerob adalah negatif. C. botulinum bersifat motil atau dapat bergerak dengan flagel yang berbentuk peritirik. Motilitas C. botulinum ini umumnya sulit ditunjukkan, terutama pada strain yang sudah cukup lama ditanam. C. botulinum merupakan bakteri Gram positif yang memiliki kandungan peptidoglikan antara 80 – 90% dari komponen dinding sel. C. botulinum tidak dapat membentuk kapsula maupun plasmid. Bakteriofag pada genus Clostridium dapat diasosiasikan dengan neurotoksisitas dari C. botulinum tipe C dan D (Elvira, 2008).

1.1 Toksin

C. botulinum menghasilkan toksin yang disebut neurotoksin atau BoNT (botulinum neurotoxin). Neurotoksin ini merupakan eksotoksin karena toksin dikeluarkan oleh bakteri ke lingkungan. Toksin botulinum ini memiliki struktur dan fungsi yang sama dengan toksin tetanus. Namun, toksin botulinum mempengaruhi syaraf periferi karena memiliki afinitas untuk neuron pada persimpangan otot syaraf.

Terdapat tujuh macam toksin yang berbeda – beda yang dihasilkan oleh C. botulinum, yaitu tipe A, B, C, D, E, F, dan G. Toksin tipe A, B, dan E 9 (dan kadang – kadang F) merupakan toksin yang menyebabkan penyakit botulisme pada manusia. Tujuh macam toksin yang dihasilkan oleh C. botulinum ini telah diidentifikasi dan sudah dapat disintesis sebagai polipeptida rantai tunggal dengan bobot molekul 150.000 dalton yang kurang toksik. Setelah dipotong dengan protease, akan terbentuk dua rantai polipeptida, yaitu rantai ringan atau sub unit A dengan bobot molekul 50.000 dalton dan rantai berat atau sub unit B dengan bobot molekul 100.000 dalton. Kedua rantai ini dihubungkan oleh ikatan disulfida. Sub unit A merupakan toksin yang paling toksik yang pernah diketahui.

Beberapa strain C. botulinum pembentuk toksin menghasilkan bakterifaga yang dapat menginfeksi straun lain yang nontoksin dan mengubahnya menjadi toksigenik.

2. FISIOLOGI

C. botulinum termasuk bakteri yang bersifat mesophilic dengan suhu optimum untuk tumbuh yaitu 37⁰ C untuk strain jenis A dan B serta 30⁰ C untuk strain jenis E. Suhu terendah dari strain jenis A dan B adalah 12,5⁰ C namun pernah juga dilaporkan bahwa kuman dapat tumbuh pada suhu 10⁰ C. Disisi lain spora jenis E dikatakan mampu tumbuh dan menghasilkan toksin pada suhu 3,3⁰ C, sementara jenis F dilaporkan tumbuh dan menghasilkan toksin pada suhu 4⁰ C . Secara umum strain jenis E dan B bersifat non-proteolitik serta strain F suhu minimum untuk tumbuhnya lebih kurang 10⁰ C lebih rendah daripada strain A dan B. Sedangkan suhu maksimum untuk tumbuhnya yaitu : jenis A dan B pada suhu 50⁰ C. Strain jenis E memiliki suhu maksimum 5 derajat lebih rendah dari strain A dan B dengan suhu optimumnya yaitu 30⁰ C (Suardana, 2001; Cliver, 1990 ; Jay, 1978).

Produksi toksin dari C. botulinum tergantung dari kemampuan sel untuk tumbuh di dalam makanan dan menjadi autolisis disana (Suardana, 2001; Frazier dan Westhoff, 1988). Lebih lanjut produksi toksin dipengaruhi oleh komposisi dari makanan atau medium terutama glukosa atau maltosa yang diketahui sangat potensial terhadap produksi toksin, kelembaban, pH, potensial redok, kadar garam, temperatur dan waktu penyimpanan.

Berdasarkan atas pH, dilaporkan bahwa C. botulinum tidak mampu tumbuh pada pH di bawah 4,5. Lebih jauh dilaporkan bahwa organisme akan tumbuh dengan baik dan menghasilkan toksin pada pH 5,5-8,0 (Suardana, 2001; Jay, 1978). Sedangkan Frazier dan Westhoff (1988) menyatakan bahwa nilai pH minimal untuk pertumbuhan sel vegetatif adalah 4,87 sedangkan untuk petumbuhan spora 5,01 di dalam cairan kaldu.

Nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan bersifat komplek, diperlukan asam amino, vitamin B dan mineral. C. botulinum jenis A dan B memerlukan kadar air 0,94 dan jenis E pada 0,97 Dilaporkan bahwa kadar garam 10% atau 50% sukrosa akan menghambat pertumbuhan jenis A dan B. Tar dalam Jay (1978) menyatakan bahwa pada konsentrasi 25-500 ppm dapat menghambat jenis A lebih dari sebulan pada suhu optimum dengan pH 5,9-7,6. Di dalam penelitian pembentukan toksin jenis E dan pertumbuhan sel didalam kalkun yang diinkubasikan pada suhu 30⁰ C, Midura et al., dalam Jay (1978) menemukan bahwa spora jenis E akan memperbanyak diri dan menghasikan toksin dalam waktu 24 jam. Penampakan toksin bertepatan dengan pertumbuhan sel selama 2 minggu setelah toksin berada di luar sel hidup. Penemuan ini mengungkapkan bahwa kemungkinan ditemukannya toksin jenis E di dalam makanan tanpa ditemukannya sel jenis E.

Makanan yang mengandung toksin umumnya tanpa jenis organisme yang lain, hal ini disebabkan oleh perlakuan panas dan pengepakan vakum. Dilihat dari kehadiran ragi, kuman dilaporkan dapat tumbuh dan menghasilkan toksin pada pH rendah 4,0. Ragi dianggap menghasilkan faktor pertumbuhan yang diperlukan oleh Clostridia untuk tumbuh pada pH rendah, sementara bakteri asam laktat diasumsikan sebagai alat pertumbuhan dengan terjadinya penurunan potensial redok. Sejumlah strain C. perfringens menghasilkan penghambat yang efektif terhadap 11 strain tipe A, 7 B proteolitik, dan 1 non proteolitik, pada 5 strain E dan 7 strain F. Kautter et al., dalam Jay (1978) menemukan bahwa strain jenis E dihambat oleh organisme non toksik lainnya yang mempunyai ciri morfologi dan uji biokimia yang sama dengan tipe E. Organisme yang menunjukkan efek penghambatan ini menghasilkan substansi seperti bakteriocin yang dikenal dengan nama bioticin. Laporan menunjukkan bahwa adanya kaitan antara C. botulinum tipe F dalam sampel lumpur selama periode waktu tertentu dengan kehadiran dari Bacillus licheniformis, dan kahadiran bakteri ini dianggap sebagai pembawa faktor penghambat untuk pertumbuhan strain jenis F (Suardana, 2001).

3. TAKSONOMI

Klasifikasi Clostridium botulinum adalah :

Kingdom : Bacteria

Divisi : Firmicutes

Kelas : Clostridia

Ordo : Clostridiales

Famili : Clostridiaceae

Genus : Clostridium

Species : Clostridium botulinum

4. EKOLOGI

Penyebaran bakteri C. botulinum melalui spora yang dihasilkan oleh bakteri tersebut. Spora C. botulinum dapat ditemukan di saluran pencernaan manusia, ikan, burung, dan hewan ternak. Selain itu, spora C. botulinum juga dapat ditemukan di tanah, pupuk organik, limbah, dan hasil panen. Spora tersebut dapat berakhir di usus hewan yang memakan hewan atau tumbuhan yang terkontaminasi spora tersebut kemudian memasuki rantai makanan manusia.

Jika spora memasuki lingkungan yang anaerob, misalnya pada kaleng makanan, spora – spora tersebut akan tumbuh menjadi bakteri yang dapat menghasilkan neurotoksin. Pada makanan yang tertutup dan pH nya rendah (lebih dari 4,6) merupakan tempat pertumbuhan bakteri C. botulinum yang kemudian dapat memproduksi racun. Faktor lain yang mendukung tumbuhnya spora menjadi sel vegetatif adalah kadar garam yang di bawah 7%, kandungan gula di bawah 50%, temperatur 4^oC – 49^oC (suhu kamar), kadar kelembapan tinggi, serta sedikitnya kompetensi dengan bakteri flora (Elvira, 2008).

5. PERANAN DALAM LINGKUNGAN

Kusnadi, dkk (2003) menjelaskan bahwa bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin) dapat mencemari badan air, salah satunya adalah C. botulinum. Spora dapat masuk ke dalam air melalui debu atau tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah. Jika makanan atau minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam keadaan yang memungkinkan, bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga makanan atau minuman mengandung racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan keracunan makanan. Bahkan menurut Dwidjoseputro (2005) pada makanan yang telah dipasteurisasi pun juga dapat mengandung racun (toksin) . Makanan yang telah dipasteurisasi kemudian terus menerus disimpan di dalam kaleng pada temperatur kamar, dapat mengandung racun yang berasal dari Clostridium botulinum. Spora-spora dari bakteri ini tidak mati dalam proses pasteurisasi. Dalam keadaan tertutup (anaerob) dan suhu yang menguntungkan, maka spora-spora tersebut dapat tumbuh menjadi bakteri serta menghasilkan toksin. Racun yang dihasilkan tidak mengganggu alat pencernaan, melainkan mengganggu urat saraf tepi (Iqbal, 2008).

Dua hal yang mendasari terbentuknya toksin pada bahan makanan yakni : adanya sejumlah C. botulinum yang memperbanyak diri dan selanjutnya dihasilkan toksin pada bahan makanan yang tercemar. Diketahui bahwa bentuk sporanya adalah kontaminan yang sangat besar, yang mana akan bersifat toleran terhadap berbagai situasi dan akan membunuh sel vegetatif yang selanjutnya menyisakan sel yang dormant (terhenti) untuk periode yang lama sebelum memperbanyak diri untuk menjadi sel vegetatif apabila kondisinya mendukung (Suardana, 2001; Cliver, 1990). Lebih jauh dinyatakan bahwa kontaminasi dapat terjadi selama masa persiapan makanan atau selama penanganan selanjutnya, tetapi yang paling sering adalah pada saat pemanenan suatu produk. Sehingga tidaklah mengherankan bahwa kasus keracunan makanan oleh C. botulinum berasal dari kontaminasi lingkungan dimana kuman C. botulinum sudah sering dijumpai seperti adanya kontaminasi sayuran dan buah-buahan akibat kontaminasi kuman jenis A yang berasal dari tanah, kontaminasi jenis E berasal dari lingkungan perairan (Suardana, 2001; Cliver, 1990).

Keberadaan C. botulinum pada bahan makanan sebenarnya tidak membahayakan sepanjang kuman tidak menghasilkan toksin. Pertumbuhannya tergantung pada kecukupan nutrisi yang diperlukannya untuk tumbuh serta kondisi yang obligate anaerob. Kuman tidak dapat tumbuh pada permukaan suatu produk yang terpapar oleh udara, tetapi dapat tumbuh di bawah permukaan produk asalkan tersedianya unsur pokok untuk oksidasi-reduksi.

Potensial redok yang lambat pada makanan kaleng dengan kondisi anaerob akan mengakibatkan toksigenesis yang selanjutnya mengakibatkan terjadinya botulismus. Adanya kondisi anaerob dapat juga terjadi dengan cara lain seperti pada saat pengepakan, contohnya pada kasus keracunan kentang dimana kentang yang tercemar oleh C. botulinum dibungkus dengan aluminium foil untuk beberapa hari (Suardana, 2001; Cliver, 1990).

DAFTAR PUSTAKA

Astawan, Made. 2007. Waspadai Bakteri Patogen pada Makanan. http://cyberman.cbn.net.id/cbprtl/common/ptofriend.aspx?x=Nutrition&y=cybermed%7C0%7C0%7C6%7C425.