Identifikasi Gen Resistansi Disinfektan dan Antibiotik, serta Gen Virulensi Enterococcus faecalis Asal Lini Proses Pengalengan Rajungan dengan Whole Genome Sequencing

Abstract

Rajungan merupakan salah satu komoditas prioritas Kementerian Kelautan dan Perikanan Indonesia dengan jumlah produksi mencapai 101.535 ton pada tahun 2022. Tingginya jumlah produksi tersebut mendorong meningkatnya aktivitas pengolahan, salah satunya adalah industri rajungan pasteurisasi dalam kaleng. Sebagai industri pangan siap konsumsi, efektivitas dan tingkat higienitas lingkungan produksi menjadi faktor penting dalam menjamin mutu dan keamanan produk. Beberapa bakteri, seperti Enterococcus faecalis, yang digunakan sebagai indikator higienitas, dapat bertahan di permukaan peralatan meski telah dilakukan disinfeksi. Kemampuan ini disebabkan oleh mekanisme pembentukan biofilm dan faktor genetik yang mendukung toleransi terhadap disinfektan. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi spesies, komunitas strain, berbagai gen resistansi bakteri terhadap disinfektan dan antibiotik, serta faktor virulensinya di lingkungan produksi rajungan kaleng pasteurisasi.

Penelitian diawali dengan pengumpulan materi genetik dari lingkungan produksi industri rajungan kaleng pasteurisasi sebelum dan setelah sanitasi. Sanitasi dilakukan menggunakan kombinasi disinfektan rutin perusahaan berupa klorin 200 ppm dan perlakuan tambahan berupa enzim tripsin 30.000 ppm. Sampel lingkungan yang dikumpulkan dengan metode swab menggunakan larutan phosphate buffer saline (PBS), selanjutnya dilakukan proses kultur bakteri dan ekstraksi DNA bakteri untuk dianalisis menggunakan short-read sequencing guna memetakan komunitas bakteri pada lingkungan produksi sebelum dan setelah sanitasi. Selain itu, dilakukan identifikasi spesies dan strain bakteri, gen resistansi disinfektan dan antibiotik, serta gen virulensi melalui analisis Whole Genome Sequencing (WGS) berbasis long-read terhadap kultur bakteri hasil skrining in vitro kombinasi klorin dan tripsin.

Hasil analisis komunitas bakteri menunjukkan lingkungan produksi sebelum sanitasi memiliki keragaman bakteri yang lebih tinggi dibandingkan kondisi setelah sanitasi berdasarkan nilai indeks alpha diversity. Jumlah taksa bakteri mengalami penurunan dari 755 menjadi 130. Dua filum teridentifikasi paling melimpah, yaitu Pseudomonadota dan Bacillota. Komposisi bakteri di lingkungan produksi mengalami perubahan setelah proses sanitasi dengan genus bakteri yang masih mendominasi adalah Serratia. Jumlah taksa bakteri mengalami penurunan setelah sanitasi yang dapat disebabkan adanya stres lingkungan akibat paparan disinfektan sehingga mengeliminasi bakteri yang tidak tahan disinfektan. Pada media selektif bakteri Gram positif, Serratia tetap mendominasi yang menunjukkan toleransinya terhadap antibiotik polymyxin B. Keberadaan Enterococcus juga terdeteksi pada lingkungan produksi setelah sanitasi.

Analisis Whole Genome Sequencing (WGS) menunjukkan spesies bakteri didominasi oleh Enterococcus faecalis dengan strain E. faecalis D32 sebagai strain dominan. Keberadaan strain ini menjadi perhatian dalam konteks keamanan pangan karena E. faecalis dikenal sebagai bakteri indikator higienitas lingkungan serta bakteri oportunistik yang berpotensi berperan sebagai reservoir gen resistansi. Hasil perakitan genom menunjukkan E. faecalis membawa berbagai gen resistansi terhadap disinfektan dan antibiotik, termasuk gen emeA sebagai multidrug efflux pump, serta gen resistansi antibiotic, seperti dfrE, vanTG, dan vanYB dengan mekanisme modifikasi target antibiotik, serta efrA, efrB, emeA, dan lsaA dengan mekanisme pompa efluks. Keberadaan gen efflux pump dan gen resistansi tersebut mengindikasikan bahwa strain ini berpotensi memiliki toleransi terhadap tekanan kimia, termasuk paparan disinfektan berbasis klorin, yang bekerja melalui mekanisme stres oksidatif dan menghasilkan produk toksik sekunder di dalam sel bakteri.

Selain gen resistansi, analisis genom juga mengidentifikasi 29 gen virulensi yang berperan dalam perlekatan, quorum sensing, produksi enzim, anti-fagositosis, dan pembentukan biofilm. Gen-gen adhesi dan biofilm, seperti ebpA, ebpB, ebpC, srtA, srtC, ace, agg, efaA, serta bopD, menunjukkan bahwa E. faecalis D32 memiliki kapasitas tinggi dalam pembentukan biofilm. Biofilm berfungsi sebagai penghalang fisik yang membatasi penetrasi disinfektan klorin ke dalam sel bakteri sehingga menurunkan efektivitas inaktivasi. Keberadaan sistem quorum sensing fsr (fsrA, fsrB, fsrC) serta gen protease gelE dan sprE menunjukkan adanya regulasi terkoordinasi dalam pematangan biofilm dan modifikasi matriksnya. Dalam konteks metode disinfeksi menggunakan agen tambahan berupa enzim tripsin, keberadaan biofilm dan protein matriks ekstraseluler berpotensi memengaruhi respons bakteri terhadap perlakuan enzimatik melalui degradasi protein matriks. Kombinasi antara gen resistansi, pembentukan biofilm, serta keberadaan mobile genetic elements (MGEs) mengindikasikan bahwa E. faecalis D32 memiliki kemampuan adaptasi yang mendukung ketahanan bakteri di bawah tekanan disinfeksi berbasis klorin dan perlakuan enzim tripsin di lingkungan produksi rajungan kaleng pasteurisasi.