Dampak Negatif Biofilm di Bidang Industri Makanan, Sistem Perairan dan Kesehatan

Dampak Negatif Dari Biofilm

1. Industri Makanan

Biofilm dikhawatirkan dalam industri makanan, dalam hal ini biofilm dapat muncul dari bahan mentah, permukaan, manusia, hewan, dan udara. Ketika makanan atau permukaan pada pabrik pemprosesan makanan terkontaminasi, bakteri dapat membentuk koloni, akhirnya membentuk biofilm. Sebagai contoh adalah papan iris yang digunakan untuk memotong daging dapat terinfeksi dengan mikroorganisme. Mikroorganisme lain dapat menempel pada mikroorganisme yang duluan melekat dan biofilm dapat terbentuk. Pembersih yang digunakan untuk mengusap papan iris dapat membunuh planktonik, bakteri yang hidup lepas, tapi terkadang tidak mampu menembus biofilm. Makanan yang bersentuhan dengan papan iris dapat terkontaminasi.

Biofilm mikroba adalah suatu lapisan tipis yang terbentuk hasil enkapsulasi mikroorganisme yang dipadatkan (agregat) dalam sebuah matrik cair yang terbentuk dari campuran protein, asam nukleat dan polisakarida. Di dalam lapisan biofilm, mikroba cenderung tumbuh dan berkembang dengan pesat hingga membentuk koloni terutama pada permukaan bahan yang lembab dan kaya akan nutrisi (Tarver, 2009).

Baca juga : Penyakit Demensia Adalah : Pengertian, Etiologi, Epidemiologi dan Penyebab  

Dalam industri makanan, kehadiran biofilm juga menyebabkan masalah yang potensial. Kekhawatiran terjadi bila bakteri patogen melekat pada alat pemerosesan makanan. Kalau biofilm tidak dibersihkan, organisme yang melekat dalam perkembangannya dapat terlepas dari permukaan dan mengkontaminasi produk sebelum produksi. Masalah yang ditimbulkan oleh adanya kontaminasi ini adalah terjadinya pembusukan makanan yang akan memperpendek masa simpan (shelf-life) maupun penyebaran penyakit melalui makanan (foodbom desease).

Lebih dari 60 tahun sejak kasus pertama yang dilaporkan (Zobell, 1943), biofilm menjadi masalah yang banyak mendapat perhatian industri pangan, lingkungan maupun biomedis (Sihorkar and Vyas, 2001; Maukonen et al., 2003). Hingga saat ini, biofilm bahkan merupakan persoalan serius yang ditemukan pada beberapa sektor industri pangan, seperti pada industri minuman bir, proses pengolahan susu, produk buah dan sayuran segar, pengolahan produk unggas dan daging (Jessen and Lammert, 2003; Somers and Wong, 2004; Chen et al., 2007). Beberapa laporan penelitian menyebutkan biofilm berperan nyata pada munculnya resistensi terhadap produk anti mikroba (Langsrud et al., 2003; Simoes et al., 2006; Simoes and Viera, 2009).

Bakteri yang berasal dari golongan Enterobacter, Lactobacillus, Listeria, Micrococcus, Streptococcus, Bacillus serta Pseudomonas umumnya banyak ditemukan pada proses pengolahan susu (Wiedmann et al., 2000; Waak et al., 2002; Salo et al. 2006). Wong (1998) melaporkan adanya mikroba kontaminan seperti: Lactobacillus curvatus and Lactobacillus fermentum yang tertinggal pada residu susu pada pabrik pembuat keju meskipun telah dilakukan proses pencucian berulang. Bacillus spp. khususnya Bacillus cereus merupakan bakteri perusak pangan dan berkontribusi hingga 12% dari total komposisi bakteri penyusun biofilm (Sharma and Anand, 2002). B. cereus dapat menyebar ke seluruh area selama proses pengolahan pangan. Oleh karenanya kontaminasi B. Cereus seringkali tidak terlacak, terlebih spora bakteri tersebut juga tahan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim dan bersifat hidrofobik. B. cereus umumnya juga ditemukan pada peralatan pengolahan pangan (Lindsay et al., 2006).

Golongan bakteri lainnya, yakni : Escherichia colli O157:H7, Salmonella spp. Dan Listeria monocytogenes termasuk kelompok bakteri penyebab keracunan pangan yang mampu membentuk biofilm pada produk unggas maupun ternak, serta buah dan sayuran segar (Dewanti and Wong, 1995; Stepanovic et al., 2003; Mahmoud et al., 2008.

Salmonella spp. khususnya Salmonella enterica ternyata bisa menyebabkan terjadinya penyakit Salmonellosis. Gejala umum penyakit ini adalah terjadinya kram pada dada, diare dan demam selama kurang lebih 4-7 hari (CDC, 2008a). Ternak dan unggas biasanya mudah terinfeksi S. enterica, namun beberapa binatang lainnya seperti kucing dan tupai dapat pula menjadi media pembawa penyakit ini. Hal yang perlu diwaspadai adalah bakteri ini dapat memicu terbentuknya biofilm pada melon ketika disimpan pada 10-20 C selama 24 jam (Annous et al., 2004; Annous et al., 2005). Bahan – bahan sanitasi juga tidak efektif ketika digunakan untuk mengeluarkan atau menginaktivasi biofilm S. Enterica pada melon, khususnya ketika patogen tersebut telah tersebar pada buah selama lebih dari 24 jam (Ukuku and Sapers 2001). Namun demikian, pola pembentukan biofilm oleh Salmonella spp. dipengaruhi interaksi dinamis antara faktor pasokan nutrisi dan ketersediaan oksigen (Gerstel and Romling, 2001).

Tampilan fisik melon dipenuhi koloni bakteri E.colli (Mahmoud et all, 2008)

2. Sistem Perairan

Dalam suatu survei pada aliran sampah, populasi bakteri sesil (biofilm) melebihi sel planktonik sebanyak 200 unit logaritma. Kandungan nutrisi yang tinggi tersedia dalam sistem limbah, merangsang pertumbuhan biofilm. Biofilm yang melekat pada pipa logam dapat menyebabkan korosi. Potensi korosi dibangun antara permukaan logam yang tidak dikoloni dan permukaan logam yang dikoloni oleh biofilm. Perbedaan pH sekitar 1,5 unit dapat terjadi pada zona yang lebih rendah dari biofilm yang tumbuh pada permukaan metalik.

Di lingkungan laut, suksesi kerusakan secara ekologi pada permukaan benda/substrat misalnya karet, pastik, kayu, dan besi, diinisiasi oleh perlekatan secara permanen mikroba laut yang bersifat heterotrofik (Disalvo dan Daniels, dalam Atlas1975). Selanjutnya, akan diperparah oleh inveretebrata seperti cacing teredo, molusca, bernacle, polycaheta, brachopoda, sponges, dan bryozoa. Dibawah kondisi euphotik, mikroalga dan makroalga juga berperan dalam kerusakan tersebut (Sieburth dalam Atlas, 1993).

Biofilm dapat tumbuh dengan baik pada shower karena didukung oleh lingkungan yang berubah lembab dan hangat dari air yang mengalir. Biofilm juga dapat terbentuk pada bagian dalam pipa sehingga mengakibatkan penyumbatan dan korosi (http://en.wikipedia.org/wiki/Biofilm).

Pada sistem pembuangan atau pengolahan limbah, terdapat berbagai macam organisme termasuk bakteri, protozoa, dan rotifera. Biasanya sistem tersebut dilengkapai oleh penyaring. Penyaring tersebut seringkali ditutupi oleh biofilm. Bakteri yang terdapat dalam biofilm berperan dalam menangkap materi organik dan menguraikannya, sedangkan protozoa dan rotifera berperan dalam menguraikan dan membuang suspensi padat, termasuk patogen dan mikroba.

Baca juga : Tanda dan Gejala Demensia serta Ciri-ciri Pasien Pengidap Penyakit ini

Gambar Berbagai dampak Biofilm bagi lingkungan perairan

3. Dampak Bagi Kesehatan

Dalam kehidupan sehari-hari biofilm banyak dijumpai di sekitar kita. Salah satu contohnya adalah karang gigi. Karang gigi biasanya adalah lapisan biofilm dari bakteri Streptococcus. Biofilm yang dapat terdiri dari multi lapisan ini menempel pada permukaan gigi dan dapat menyebabkan caries gigi. Penelitian biofilm pada gigi ini berdampak luas pada ilmu kedokteran gigi dan kesehatan mulut. Biofilm juga terdapat pada bagian tubuh manusia lainnya.

Biofilm dalam tubuh manusia biasanya menjadi masalah ketika terjadi pencangkokan organ buatan. Koloni mikroorganisme patogen dalam bentuk biofilmlah yang biasanya menyebabkan infeksi dan penolakan penanaman organ baru tersebut ke tubuh pasien. Mikroba penghuni biofilm yang menutupi permukaan organ buatan itu sulit dijangkau oleh antibiotik dan dapat menebarkan infeksi yang berujung pada penolakan tubuh terhadap organ yang dicangkok. Dalam prespektif industri, biofilm juga dipandang sebagai gangguan. Sebagai contoh, biofilm yang terdapat pada pipa-pipa minyak atau saluran air dapat menyebabkan korosi pipa secara pelan tetapi pasti, sehingga menyebabkan kebocoran pipa.

Biofilm meningkat resitance Antibiotik. Dengan mikroorganisme sangat resisten terhadap pengobatan antimikroba dan gigih terikat ke permukaan. Bio film campur dalam Terapi Antibiotik Bakteri yang tumbuh dalam biofilm sangat resisten terhadap antibiotik, hingga 1.000 kali lebih tahan daripada bakteri yang sama tidak tumbuh dalam biofilm. Dalam menangani Biofilm dibutuhkan konsentrasi yang lebih tinggi dari Antibiotik. Biofilm adalah sangat sulit untuk diobati dengan antimikroba . Antimikroba mungkin mudah dilemahkan atau gagal untuk menembus ke dalam biofilm . Selain itu, bakteri dalam biofilm telah meningkat ( hingga 1000 kali lipat lebih tinggi ) resistensi terhadap senyawa antimikroba.

Sekitar 80% dari semua penyakit infeksi mikrobial pada manusia diketahui berhubungan dengan biofilm. Misalnya, infeksi saluran urin, infeksi catheter, infeksi telinga tengah, pembentukan dental plaque dan gingivitis (Karatan and Watnick, 2009), terbentuknya lapisan pada lensa kontak (Imamura et al, 2008), endocarditis, infeksi cystic fibrosis, dan infeksi permanen pada sambungan prostheses dan heart valves (Lewis, 2001; Parsek and Singh, 2003). Pada hampir 80% dari seluruh pasien pengidap sinusitis kronis, ditemukan biofilm pada jaringan sampel operasinya yang ditandai dengan cilia dan sel goblet yang tidak normal (cenderung seperti hilang/lebih pendek) (Sanclement et al, 2005).

Sejumlah besar orang yang terkena infeksi biofilm yang berkembang pada perangkat medis implan dalam tubuh seperti kateter ( tabung yang digunakan untuk melakukan cairan dalam atau keluar dari tubuh ), sendi buatan , dan katup jantung mekanik.

Mikroorganisme dapat melampirkan dan mengembangkan biofilm pada komponen katup jantung mekanis dan jaringan sekitar jantung , yang mengarah ke kondisi yang dikenal sebagai katup prostetik endokarditis . Mikroorganisme yang bertanggung jawab untuk kondisi ini adalah Sthaphylococcus epidermidis , S. aureus , Streptococcus spp . , Basil gram negatif , diphtheroid , enterococci , dan Candida spp . Organisme ini mungkin berasal dari kulit , peralatan seperti kateter, vena sentral,atau perawatan gigi .

Kateter urin adalah lateks atau silikon perangkat tubular , bila dimasukkan dapat dengan mudah memperoleh biofilm pada permukaan dalam atau luar. Mikroorganisme yang biasa mencemari perangkat ini dan mengembangkan biofilm adalah Sthaphylococcus epidermidis , Enterococcus faecalis , E. coli , Proteus mirabilis , P. aeruginosa , K. pneumoniae , dan organisme gram - negatif lainnya. Semakin lama kateter kemih tetap di tempat , semakin besar kecenderungan organisme untuk mengembangkan biofilm dan mengakibatkan infeksi saluran kemih.

Contoh yang paling sering mengemuka mengenai hubungan biofilm dengan penyakit gigi adalah dental caries. Polimer air ludah dan produk ekstraseluler bakteri biofilm akan membentuk dental plaque pada gigi semua jenis hewan. Gigi yang terkena dental plaque dan tidak segera dibersihkan, akan cepat mengalami tooth decay/ dental caries/ cavity yaitu penyakit yang disebabkan oleh bakteri dengan cara merusak bagian gigi yang keras seperti enamel, dentin, dan cementum sehingga terbentuk lubang pada gigi. Streptococcus mutans dan Lactobacillus merupakan dua kelompok bakteri yang berperan dalam inisiasi caries. Selain itu dental plaque akan berakibat pada gum disease yaitu gingivitis atau inflamasi pada gusi, dan periodontitis atau sakit pada jaringan periodontium yang mengelilingi dan memperkuat gigi.

Neisseria gonorrhoeae merupakan patogen manusia yg sangat spesifik, dapat membentuk biofilm pada permukaan gelas dan sel manusia. Bakteri ini. diketahui sebagai penyebab dermatitis-arthritis syndrome, penyakit conjunctivitis, pharyngitis, proctitis atau urethritis, prostatitis dan orchitis serta infeksi genital seperti pelvic inflammatory. Gejala infeksinya berbeda-beda tergantung dari bagian tubuh yang terinfeksi (Apicella et al, 2010).

Baca juga : Patofisiologi Penyakit Demensia, Multi Infark, Tahapan, Komplikasi dan Pencegahan  

Legionellosis adalah penyakit yg disebabkan oleh Legionella, biasa menginfeksi pekerja pada tower pendingin, orang yang beraktivitas di ruangan ber-AC, dan pengguna shower yang tidak didesain, dikonstruksi, dan dipelihara dengan baik sehingga tercemar oleh Legionella (Murga et al, 2001).

Biofilm juga dapat terbentuk pada permukaan dan dalam jaringan tumbuhan dan mengakibatkan penyakit tumbuhan (http://www.cs.montana. edu.htm). Contoh penyakit tumbuhan yang berhubungan dengan biofilm antara lain Citrus Canker pada jeruk, Pierce's Disease pada anggur, dan Bacterial Spot pada banyak tumbuhan termasuk tomat dan cabai.

Gambar berbagai penyakit yang ditimbulkan oleh Biofilm