Keragaman bakteri penting di dapur, laundry, air, dan rumah sakit: Gram positif dan Gram negatif, pembentuk endospora, bakteri enterik, Pseudomonas, Legionella, Listeria, dan artinya bagi pembersihan

Laporan laboratorium bulanan sebuah hotel memuat empat temuan: koliform pada usap talenan dapur dingin, Pseudomonas aeruginosa pada air bak mesin es, Legionella pada sampel pancuran kamar yang tiga minggu kosong, dan Bacillus pada usap troli linen bersih. Kepala teknik meminta satu tindakan: semua permukaan disemprot ulang dengan disinfektan yang biasa. Teknisi yang membaca laporan itu melihat empat nama yang menunjuk empat tempat hidup dan empat tindakan. Koliform menunjuk pencemaran dari usus, tangan, atau bahan mentah; Pseudomonas menunjuk lendir di peralatan basah; Legionella menunjuk air hangat yang diam di pipa; Bacillus menunjuk debu dan tanah yang membawa endospora. Semprotan permukaan tidak mencapai air di dalam pipa, tidak melepas biofilm, dan tidak mematikan endospora. Bab ini mengajarkan cara membaca nama dan sifat bakteri, lalu menurunkan tindakan pembersihan dari sifat itu.

Batas pembahasan

Bab ini membahas kelompok dan genus bakteri yang sering muncul dalam laporan laboratorium dan pekerjaan teknisi, beserta habitatnya. Ukuran mikroba, spora secara umum, dan urutan ketahanan ada di Bab 2; sel dan pertumbuhan dasar di Bab 1; kebutuhan oksigen, pH, suhu, dan air di Bab 16; cara menghitung koloni di Bab 15; patogen pangan di Bab 20; infeksi kulit dari spa, kolam, dan linen di Bab 21; dan cara kerja disinfektan di Bab 4. Angka kematian dan peringkat penyakit di bab ini adalah data Amerika Serikat, bukan data Indonesia. Bab ini tidak memberi diagnosis atau anjuran obat.

Nama dan cara laboratorium menggolongkan bakteri

Nama ilmiah bakteri terdiri atas dua kata miring, misalnya Staphylococcus aureus. Genus (genus) adalah tingkat penggolongan yang menghimpun spesies yang berkerabat dekat dan menjadi kata pertama nama ilmiah. Singkatan "spp." berarti beberapa spesies dalam satu genus. Serotipe (serotype atau serovar) adalah galur dalam satu spesies yang dibedakan dari reaksi antiserum terhadap molekul di permukaan selnya. Banyak kelompok Salmonella kini digolongkan sebagai serotipe, dan galur Escherichia coli O157:H7 dikenali dari antigen permukaannya.

Bakteri dahulu digolongkan menurut bentuk, pewarnaan, dan sifat biokimia; kini urutan gen juga menjadi ukuran penting, dan penggolongan terus berubah. Clostridioides difficile, misalnya, masih juga ditulis Clostridium difficile dalam daftar taksonomi, sehingga dua nama dalam laporan dapat menunjuk organisme yang sama. Kurang dari 1 persen prokariot diperkirakan merupakan patogen manusia, tetapi kelompok kecil itu menyebabkan banyak penyakit. Mikrobiota residen (resident microbiota) adalah mikroorganisme yang terus-menerus hidup di dalam atau pada tubuh. Mikrobiota transien (transient microbiota) adalah mikroorganisme yang hanya sementara berada di tubuh dan dapat mencakup patogen. Kebersihan dan makanan mengubah keduanya.

Dinding sel: Gram positif, Gram negatif, dan membran luar

Pewarnaan Gram (Gram stain) adalah pewarnaan diferensial yang membedakan bakteri menurut susunan dinding selnya. Prosedur yang dikembangkan Hans Christian Gram pada 1884 ini memakai kristal violet, iodin Gram sebagai mordan, peluntur etanol atau aseton-etanol, dan safranin sebagai pewarna tandingan; sel yang tetap ungu disebut Gram positif dan sel merah muda disebut Gram negatif. Peptidoglikan (peptidoglycan) adalah polimer berbentuk jaring dari rantai gula yang disambung jembatan peptida dan hanya terdapat pada bakteri. Perbedaan kedua golongan:

Lipopolisakarida (lipopolysaccharide, LPS) adalah molekul pada lapisan luar membran luar bakteri Gram negatif yang tersusun atas lipid A, polisakarida inti, dan rantai samping O. LPS berfungsi sebagai endotoksin pada infeksi, dan rantai samping O dipakai untuk mengenali galur patogen.

Hasil pewarnaan dapat menyesatkan. Sel tua yang dindingnya rusak dapat tampak Gram negatif, dan peluntur yang terlalu lama membuat sel Gram positif ikut merah, sehingga biakan murni tampak campuran. Mycoplasma tidak berdinding sel, Chlamydia dan Rickettsia digolongkan atipik, dan Legionella pneumophila tidak terwarnai secara efisien. Pewarnaan tahan asam (acid-fast stain) adalah pewarnaan diferensial dengan karbolfuksin dan peluntur asam-alkohol yang membedakan sel berdinding asam mikolat berlilin, yang tetap merah, dari sel lain yang diwarnai biru.

Ketahanan yang diberikan membran luar terutama tercatat untuk obat dan pertahanan tubuh. Bakteri Gram negatif cenderung lebih tahan terhadap antibiotik tertentu; vankomisin tidak aktif terhadapnya karena tidak dapat menembus membran luar; dan lisozim, enzim tubuh yang memutus peptidoglikan, lebih efektif terhadap Gram positif yang tidak mempunyai membran luar pelindung. Bakteri Gram negatif juga sering menahan obat dengan mengubah lipid membran luar dan porin, saluran protein tempat zat masuk.

Untuk disinfektan dan antiseptik, data yang tersedia tidak menunjukkan aturan umum bahwa semua bakteri Gram negatif lebih tahan. Yang tercatat lebih rinci:

1. Hidrogen peroksida bekerja terhadap kedua golongan, sedikit lebih ampuh terhadap Gram positif.
2. Klorheksidin berspektrum luas, kecuali terhadap P. aeruginosa, yang dapat menjadi resisten pada paparan berulang.
3. Koefisien fenol, ukuran lama yang membandingkan keampuhan suatu zat dengan fenol pada S. aureus dan Salmonella enterica serovar Typhi, bernilai 133 dan 100 untuk kloramin, tetapi 0,3 dan 0,7 untuk formalin (Contoh 1).

Membran luar adalah penghalang tambahan bagi zat yang harus masuk ke dalam sel, tetapi pengaruhnya bergantung pada zat dan organismenya. Bab 2 tentang bakteri, spora, dan ketahanannya menempatkan sel bakteri yang sedang tumbuh, Gram positif maupun negatif, di bawah spora, kista, dan mikobakteri dalam urutan ketahanan, dan agen dipilih menurut label dan sasaran yang paling tahan seperti di Bab 4 tentang disinfektan. Ketahanan Pseudomonas di lapangan lebih sering berasal dari biofilm, seperti pada toleransi biofilm di Bab 13.

Bentuk, susunan, dan alat lekat

Kokus (coccus) adalah bakteri berbentuk bulat. Basil (bacillus) adalah bakteri berbentuk batang. Bentuk lain adalah kokobasil, vibrio (berbentuk koma), dan spiral, termasuk spiroket yang panjang dan tipis. Susunan sel bergantung pada bidang pembelahannya:

P. aeruginosa mempunyai seberkas flagela di satu ujung dan E. coli flagela di seluruh permukaan. Fimbria dan pili membantu sel menempel pada permukaan, termasuk saat biofilm terbentuk. Glikokaliks (glycocalyx) adalah lapisan gula di luar dinding sel yang berupa kapsul tersusun rapi atau lapisan lendir longgar. Glikokaliks membantu pembentukan biofilm, dan biofilm menahan air seperti spons serta menghambat antibiotik dan disinfektan. Lapisan licin di selang, bak, dan karet pintu mesin adalah biofilm yang cara membersihkannya ada di Bab 5 tentang biofilm.

Pembentuk endospora: Bacillus dan Clostridium

Endospora (endospore) adalah struktur istirahat yang dibentuk di dalam sel bakteri tertentu untuk melindungi genomnya dalam keadaan dorman ketika lingkungan memburuk. Endospora tahan suhu ekstrem, radiasi, dan bahan kimia, kering dan tanpa metabolisme, dan tidak menyerap pewarna Gram; hampir semua pembentuknya Gram positif. Pembentukannya dimulai ketika nutrien habis, dan endospora berkecambah kembali ketika keadaan membaik; endospora beberapa spesies bertahan sampai ribuan tahun. Pengeringan menghambat pertumbuhan, tetapi mungkin tidak membunuh endospora, yang tumbuh lagi ketika air tersedia.

Clostridium menghasilkan lebih banyak jenis toksin protein daripada genus bakteri lain, C. perfringens adalah penyebab keracunan makanan ketiga terbanyak di Amerika Serikat, dan C. difficile sering menimbulkan infeksi rumah sakit pada pasien yang mikrobiota ususnya terganggu antibiotik. Endospora membuat Clostridium yang anaerob bertahan di udara terbuka.

Bagi pembersihan, amonium kuaterner tidak berpengaruh pada endospora dan alkohol tidak sporisida, seperti dirangkum di Bab 13 tentang ketahanan mikroba terhadap disinfektan. Laundry mencapai disinfeksi, bukan sterilisasi, seperti di Bab 2 tentang bakteri, spora, dan ketahanannya, dan endospora dipakai sebagai indikator biologis sterilisasi di Bab 22 tentang sterilisasi. Pada kasus pembuka, Bacillus di troli linen bersih menunjuk debu, tanah dari roda, atau ruang simpan yang terbuka (Contoh 2). Tindakannya pembersihan mekanis troli, penutup linen, dan jalur bersih yang terpisah seperti di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen, bukan menambah semprotan.

Bakteri enterik, koliform, dan Campylobacter

Bakteri enterik (enteric bacteria) adalah bakteri usus dari famili Enterobacteriaceae yang bersifat anaerob fakultatif dan mampu memfermentasi karbohidrat. Koliform (coliform) adalah anggota Enterobacteriaceae yang memfermentasi laktosa secara sempurna dengan menghasilkan asam dan gas. Nonkoliform, yang tidak memfermentasi laktosa atau hanya menghasilkan asam atau gas saja, mencakup Salmonella, Shigella, dan Yersinia pestis. Banyak galur E. coli hidup saling menguntungkan dengan manusia, tetapi sebagian menghasilkan toksin Shiga yang menyebabkan radang usus berdarah. Enterik penyebab infeksi rumah sakit atau infeksi oportunistik antara lain Enterobacter, Klebsiella, Proteus, dan Serratia.

Usus juga dihuni anaerob obligat. Bacteroides mencapai sekitar 30 persen mikrobioma usus, dan 1 gram tinja berisi sampai 100 miliar sel Bacteroides (Contoh 3). Uji koliform dan E. coli dipakai sebagai indikator pencemaran seperti di Bab 6 tentang mikroba air dan pengujiannya. Agar MacConkey berisi garam empedu dan kristal violet yang menghambat banyak bakteri Gram positif, dan pemfermentasi laktosa membentuk koloni merah muda; media dibahas di Bab 16 tentang kebutuhan tumbuh mikroba.

Campylobacter dan Helicobacter adalah batang spiral Gram negatif yang mikroaerofil. C. jejuni menyebabkan radang usus yang cukup umum di negara maju, biasanya dari unggas: ayam sering membawanya di saluran cerna dan tinja, dan dagingnya tercemar saat pemotongan. Vibrio hidup di air laut, dan V. parahaemolyticus menyebabkan gangguan saluran cerna dari hasil laut. Bagi dapur, unggas dan hasil laut mentah dipisahkan dari makanan siap saji seperti di Bab 7 tentang sanitasi dapur; penyakitnya dibahas di Bab 20 tentang patogen bawaan makanan.

Pseudomonas, Legionella, dan bakteri air lain

Pseudomonas aeruginosa adalah batang Gram negatif yang aerob ketat, tidak memfermentasi, dan sangat aktif bergerak. Bakteri ini sering menginfeksi luka dan luka bakar, saluran kemih, dan saluran napas pasien berventilator, tahan terhadap banyak antibiotik, dan sangat mampu membentuk biofilm. Ia termasuk kelompok ESKAPE, patogen yang lolos dari banyak terapi dan banyak menyebabkan infeksi rumah sakit (Contoh 6). Sebuah laporan mencatat P. aeruginosa yang masih ditemukan di wastafel rumah sakit 10 tahun setelah wabah awal (Contoh 4). Folikulitis dan infeksi telinga dari air dibahas di Bab 21 tentang infeksi kulit dari spa dan kolam.

Beberapa bakteri air lain menunjuk masalah peralatan: Burkholderia hidup di air dan menjadi penyebab infeksi rumah sakit; Leptothrix mengoksidasi besi dan mangan dan dapat menyumbat pipa di instalasi air limbah; Beggiatoa hidup di air kaya hidrogen sulfida. Gas dari bakteri seperti itu dibahas di Bab 17 tentang metabolisme mikroba dan gas yang dihasilkannya. Bagi teknisi, bakteri air hampir selalu berarti peralatan yang basah terus, air yang diam, dan biofilm, sehingga tindakannya membuang air diam, melepas lendir secara fisik, dan mengeringkan, seperti di Bab 5 tentang biofilm.

Legionella pneumophila adalah batang Gram negatif aerob yang hidup di air. Bakteri ini menghuni kumpulan air hangat, misalnya bak unit pendingin udara di gedung besar, dan menyebar lewat aerosol, sehingga wabah sering mengenai penghuni satu gedung; namanya berasal dari wabah di sebuah hotel di Philadelphia pada 1976. Bakteri ini menginfeksi amuba yang hidup bebas di lingkungan lembap, dan infeksi manusia biasanya berasal dari menara pendingin, pelembap udara, sistem pengabut, dan air mancur. Menurut data CDC Amerika Serikat, sekitar 10 persen pasien penyakit Legionnaires meninggal karena komplikasi.

Bakteri fastidius (fastidious bacteria) adalah bakteri yang sulit dibiakkan karena memerlukan nutrien atau faktor tumbuh khusus. Legionella termasuk kelompok ini dan tumbuh pada ekstrak khamir berpenyangga arang. Uji koliform tidak menunjukkan ada atau tidaknya Legionella, karena habitat dan metodenya berbeda, dan Bab 6 tentang mikroba air dan pengujiannya mencantumkannya sebagai pemeriksaan tersendiri. Pengendaliannya bertumpu pada suhu, aliran, dan kebersihan sistem air: rentang suhu tumbuhnya di Bab 16 tentang kebutuhan tumbuh mikroba, air panas di Bab 13 · Bangunan & Fasilitas tentang air panas gedung, dan menara pendingin di Bab 10 · Utilitas tentang air pendingin dan menara pendingin. Pancuran kamar kosong pada kasus pembuka adalah air yang diam pada suhu ruang, bukan permukaan yang kurang disemprot.

Stafilokokus, streptokokus, Listeria, dan mikobakteri

Staphylococcus adalah kokus Gram positif bergerombol yang anaerob fakultatif, tidak bergerak, tahan garam, dan menghasilkan katalase. S. epidermidis hidup di kulit dan menjadi penyebab penting infeksi kateter infus pada pasien yang kekebalannya lemah; S. aureus menyebabkan infeksi kulit, sebagian galurnya menghasilkan enterotoksin penyebab keracunan makanan, dan galur resisten seperti MRSA menjadi ancaman di rumah sakit dan panti werdha. Uji katalase dengan hidrogen peroksida 3 persen membedakan stafilokokus, yang mengeluarkan gelembung, dari streptokokus, yang tidak.

Streptococcus adalah kokus Gram positif berantai atau berpasangan yang aerotoleran, banyak menghuni mulut, dan digolongkan menurut kelompok Lancefield dan pemecahan sel darah merah. S. pyogenes menyebabkan radang tenggorokan dan infeksi kulit, dan Enterococcus dari usus menyebabkan infeksi saluran kemih di rumah sakit.

Listeria monocytogenes adalah batang pendek Gram positif dari tanah, air, dan pangan. Bakteri ini mampu berbiak pada suhu lemari pendingin 4 sampai 10 °C, tahan garam sampai 10 persen natrium klorida, dan pencemaran pangan komersial sering dapat ditelusuri ke biofilm pada peralatan yang tidak cukup dibersihkan; satu studi kasus menyebut angka kematian listeriosis 20 persen. Lemari pendingin, saluran ruang dingin, dan mesin pengiris karena itu menjadi sasaran pembersihan (Contoh 5).

Mycobacterium adalah batang tahan asam berlapis asam mikolat. Lapisan itu melindunginya dari sebagian antibiotik dan dari kekeringan, mikobakteri tumbuh lambat, dan M. tuberculosis mempunyai waktu generasi 15 sampai 20 jam; klorheksidin kurang efektif terhadapnya. Kewaspadaan bagi teknisi di area pasien dibahas di Bab 11 tentang kewaspadaan standar.

Habitat dan artinya bagi pembersihan

Satu gram tanah berisi sampai 10 miliar mikroorganisme dari sekitar 1.000 spesies, udara dapat mengandung sampai 2.000 jenis bakteri, dan koloni besar bakteri hidup di kulit sehat, terutama di ketiak, pusar, dan belakang telinga. Hampir setiap permukaan di dalam cairan yang bernutrien sedikit pun akhirnya ditumbuhi biofilm. Peta berikut menghubungkan habitat dengan tempat kerja, disusun dari fakta di bab ini:

Di Indonesia, standar baku mutu kesehatan lingkungan untuk media air, udara, tanah, pangan, serta sarana dan bangunan diatur Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 2 Tahun 2023; basis data peraturan BPK mencatatnya berlaku dengan sebagian ketentuan dicabut Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 3 Tahun 2026. Menurut tabel peraturan itu yang dimuat ulang dalam dokumen pemerintah kota, parameter biologi air kolam renang dan SPA mencakup E. coli, P. aeruginosa, S. aureus, dan Legionella spp. Angka batas dan pasal yang masih berlaku belum dapat dipastikan dari naskah resmi per 21 Oktober 2026; kolam dibahas dari sisi peralatan di Bab 32 · Air & Pengolahan Air tentang mutu air kolam renang.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: arah perbedaan yang tidak tetap. Untuk kloramin, $133/100 = 1{,}33$, sehingga koefisiennya lebih tinggi pada S. aureus yang Gram positif. Untuk formalin, $0{,}7/0{,}3 = 2{,}33$, sehingga koefisiennya lebih tinggi pada serovar Typhi yang Gram negatif. Jadi "Gram negatif selalu lebih tahan" tidak berlaku untuk semua zat.

Contoh 2: tanah di roda troli. Roda troli membawa 0,5 g tanah dari halaman servis. Dengan sampai $10^{10}$ mikroorganisme per gram, muatannya sampai $0{,}5 \times 10^{10} = 5 \times 10^{9}$. Bila 1 persen berupa endospora, jumlahnya $5 \times 10^{7}$, dan endospora itu tidak hilang oleh amonium kuaterner.

Contoh 3: muatan dari sedikit tinja. Linen pasien tercemar 0,1 g tinja, sehingga membawa sampai $0{,}1 \times 10^{11} = 10^{10}$ sel Bacteroides. Reduksi 3 log masih menyisakan $10^{10}/10^{3} = 10^{7}$ sel; linen seperti itu ditangani sebagai linen infeksius dengan program yang tervalidasi seperti di Bab 14 · Laundry tentang higiene linen.

Contoh 4: wastafel sepuluh tahun. Wastafel yang permukaannya didisinfeksi sekali seminggu selama 10 tahun mengalami $10 \times 52 = 520$ kali disinfeksi. Bila P. aeruginosa masih ditemukan, sumbernya biofilm di perangkap dan pipa yang tidak tersentuh disinfektan permukaan; tindakannya ditetapkan tim pencegahan infeksi bersama teknisi plumbing.

Contoh 5: catatan suhu lemari pendingin. Pencatat suhu lemari pendingin daging olahan menyimpan 48 bacaan dalam dua hari, 18 di antaranya di 4 sampai 10 °C. Bagiannya $18/48 = 37{,}5$ persen waktu, ketika Listeria mampu berbiak. Suhu lemari diperbaiki, dan bahan yang berisiko dinilai penanggung jawab keamanan pangan seperti di Bab 7 tentang sanitasi dapur.

Contoh 6: Gram negatif dalam ESKAPE. ESKAPE terdiri atas Enterococcus faecium, S. aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, P. aeruginosa, dan Enterobacter. Empat di antaranya Gram negatif, yaitu $4/6 = 66{,}7$ persen, dan dua Gram positif. Patogen rumah sakit yang sulit diobati tidak terbatas pada satu golongan Gram.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan keputusan kepada penyelia, tim pencegahan infeksi, penanggung jawab keamanan pangan, atau laboratorium bila:

1. Laporan menemukan Legionella, Listeria, Salmonella, E. coli penghasil toksin Shiga, atau bakteri multiresisten, dan prosedur tanggap fasilitas belum diberikan.
2. Penyemprotan permukaan diusulkan sebagai satu-satunya tindakan untuk temuan dari air di dalam pipa, tangki, atau mesin es.
3. Pembentuk endospora atau C. difficile ditemukan di area pasien, karena agen sporisida dan prosedurnya ditetapkan tim pencegahan infeksi.
4. Membersihkan pancuran, menara pendingin, atau wastafel yang tercemar akan membangkitkan aerosol tanpa APD dan prosedur.
5. Teknisi diminta menanam atau mengidentifikasi biakan sendiri; pekerjaan itu milik laboratorium.
6. Ada dugaan penyakit di antara tamu, pasien, atau staf; diagnosis adalah wewenang dokter dan fasilitas kesehatan.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Dasar sel ada di Bab 1, urutan ketahanan di Bab 2, disinfektan di Bab 4, dan toleransi biofilm di Bab 13. Bab 15 menghitung koloni, Bab 16 menguraikan kebutuhan tumbuh, dan Bab 17 gas dari metabolisme bakteri. Penerapannya ada di Bab 5 tentang biofilm, Bab 6 tentang uji air, Bab 13 · Bangunan & Fasilitas tentang air panas, Bab 10 · Utilitas tentang menara pendingin, Bab 7 tentang sanitasi dapur, Bab 14 · Laundry tentang higiene linen, Bab 11 tentang kewaspadaan standar, Bab 20 tentang patogen pangan, Bab 21 tentang infeksi kulit, dan Bab 22 tentang sterilisasi.

Latihan dan pembahasan

Angka dalam soal dibuat untuk berlatih.

Referensi