Kerusakan Pangan pada Serealia oleh Claviceps purpurea

TUGAS MIKROBIOLOGI PANGAN

KELOMPOK 9

“Kerusakan Pangan pada Serealia oleh Claviceps purpurea”

ANGGOTA:

Renny Wijayanti                                22030110120032

Regie Febriansyah                              22030110120034

Adriana Murdi H.                               22030110120035

PROGRAM STUDI ILMU GIZI FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2012

1.      Pendahuluan

Bahan makanan, selain merupakan sumber gizi bagi manusia, juga merupakan sumber makanan bagi mikroorganisme. Pertumbuhan mikroorganisme dalam bahan pangan dapat menyebabkan perubahan yang menguntungkan sepertipe rbaikan bahan pangan secara gizi, daya cerna ataupun daya simpannya.

Selain itu pertumbuham mikroorganisme dalam bahan pangan juga dapat mengakibatkan perubahan fisik atau kimia yang tidak diinginkan, sehingga bahan pangan tersebut tidak layak dikomsumsi. Kejadian ini biasanya terjadi pada pembusukan bahan pangan.¹

Bahan pangan dapat bertindak sebagai perantara atau substrat untuk pertumbuhan mikroorganisme patogenik dan organisme lain penyebab penyakit. Penyakit menular yang cukup berbahaya seperti tifus, kolera, disentri, atau tbc, mudah tersebar melalui bahan makanan.

Gangguan-gangguan kesehatan, khususnya gagguan perut akibat makanan disebabkan, antara lain oleh kebanyakan makan, alergi, kekurangan zat gizi, keracunan langsung oleh bahan-bahan kimia, tanaman atau hewan beracun; toksintoksin yang dihasilkan bakteri; mengkomsumsi pangan yan mengandung parasitparasit hewan dan mikroorganisme. Gangguan-gangguan ini sering dikelompokkan menjadi satu karena memiliki gejala yang hampir sama atau sering tertukar dalam penentuan penyebabnya.¹

Secara umum, istilah keracuan makanan yang sering digunakan untuk menyebut gangguan yang disebabkan oleh mikroorganisme., mencakup gangguangangguan yang diakibatkan termakannya toksin yang dihasilkan organismeorganisme tertentu dan gangguan-gangguan akibat terinfeksiorganisme penghasil toksin. Toksin-toksin dapat ditemukan secara alami pada beberapa tumbuhan dan hewan atau suatu produk metabolit toksik yang dihasilkan suatu metabolisme. Dengan demikian, intoksikasi pangan adalah gangguan akibat mengkonsumsi toksin dari bakteri yang telah terbentuk dalam makanan, sedangkan infeksi pangan disebabkan masuknya bakteri ke dalam tubuh melalui makanan yang telah terkontaminasi dan sebagai akibat reaksi tubuh terhadap bakteri atau hasil-hasil metabolismenya.¹

          

       1.1  Organisme Penyebab Penyakit

              Selain oleh bakteri, kapang juga dapat menimbulkan penyakit yan dibedakan atas dua golongan, yaitu (1) infeksi oleh fungi yang disebut mikosis dan (2) keracunan yang disebabkan oleh tertelannya metabolik beracun dari fungi atau mikotoksikosis. Mikotoksikosis biasanya tersebar melalui makanan, sedangkan mikosis tidak melalui makanan tetapi melalui kulit atau lapisan epidermis,rambut dan kuku akibat sentuhan, pakaian, atau terbawa angin.Senyawa beracun yang dihasilkan fungi disebut mikotoksin. Toksin ini dapat menimbulkan gejala sakit yang kadang-kadang fatal. Beberapa diantaranya bersifat karsinogen. Beberapa mikotoksin bersifat halusinogenik, misalnya asam lisergat.¹ Beberapa contoh mikotoksin disampaikan pada tabel.

Mikotoksin	Kapang Penghasil	Penyakit yang disebabkan	Bahan Pangan yang Terkontaminasi
Alfatoksin	Aspergillus flavus,A.parasiticus	Kegagalan fungsi hati, kanker hati	Kacang tanah, kacangkacangan lain, jagung, serealia
Asam penisilat	Penicillium Cyclopium, P. mar- Tensii, P. chraceus, P. melleus	Pembentukan tomur, kerusakan ginjal	Jagung, barley, kacang-kacangan
Ergotoksin	Claviceps purpurea	Kerusakan hati	Serealia
Okrakoksin A	A. ochraceus, A. Mellus, A. sul- Phureus, P.viridicatum	Kerusakan hati	Jagung, kacangkacangan, Barley
Patulin	A. clavatus, P. Patulum, P.expansum	Kerusakan hati, Kanker hati	Apel dan produk-produk apel (cider dan saus apel)
Alimentary Toxic aleukia (ATA)	Cladosporium spp., Penicilium, Fusarium, Mucor, Alternaria	Kerusakan hati	Biji-bijian
Sterigmatosis Tin	A. regulosus, A. Nidulans, A. Versicolor, P,luteum	Sirosis hati, kanker hati	Gandum, oat
Zearalenon	Gibberella zeae (Fusarium graminearum)	Kerusakan hati	Jagung dan serealia
Luteoskyrin	P. islandicum	Nekrosis hati, Kanker hati	Tepung beras

        Klasifikasi alkaloida ada dua cara, yaitu:
dipisahkan dan dibawa tempat tersendiri, atau bahkan dihancurkan oleh pembakaran atau penguburan jika memiliki potensi menularkan ke tanaman lain yang sangat tinggi. Di beberapa kasus, menunda panen dari tanaman yang berdiri memungkinkan lebih banyak waktu untuk tubuh ergot jatuh dari kepala.⁶
kelas gandum dikembangkan ergot tubuh lebih sedikit dan lebih kecil (Menzies 2004).
3.    Herawatist. “Claviceps purpure, si Jamur Pengundang Ergotism pada Manusia dan Hewan”. http://herawatisn09.student.ipb.ac.id/2011/02/22/

                 Dalam makalah ini kami akan membahas tentang Claviceps purpurea.

2.    Taksonomi

               Ergot adalah nama sekelompok ascomycetes (jamur ergot) dari genus Claviceps. Anggota yang paling menonjol dari kelompok ini adalah Claviceps purpurea. Jamur ini menginfeksi serealian dan rerumputan.²

                                                Taksonomi

Kingdom      :  Fungi

Phylum         :  Ascomycota

Class             :  Sordariomycetes

Ordo             :  Hypocreales

Family          :  Clavicipitaceae

Genus           :  Claviceps

Species         :  Purpurea

Gandum yang terinfeksi ergot

3.    Sifat Jamur

                   Jamur ini bersifat parasit tanaman, biasanya ditemukan pada butir gandum hitam atau kadang-kadang pada rumput quackgrass. Hal pertama yang terjadi yaitu jamur Claviceps purpurea menginfeksi bunga gandum hitam ketika masih muda, kemudian ia akan menginduksi sel, membelah (hiperplasia), membesar (hipertrofi),  menciptakan sklerotia coklat yang besar pada gandum dan memungkinkan jamur untuk bertahan hidup pada kondisi yang sangat sulit seperti musim dingin dan musim kering.³

              Dalam siklus hidupnya sklerotia coklat yang besar terdapat pada gandum akan  jatuh ke tanah dan menahan musim dingin, berkecambah di musim semi untuk menghasilkan stroma yang berisi perithecia yang menghasilakan spora juga.³

                  Jamur ini merugikan, karena salah satu butir tanaman akan tergantikan, sehingga mengurangi hasil. Selain itu, nutrisi dari biji-bijian juga tertarik oleh jamur ini.⁴

Berbagai ukuran ergot yang menginfeksi gandum.

Biji yang terinfeksi ergot lebih besar.

4.    Manfaat

                 Di tangan para ahli Claviceps purpurea dapat digunakan untuk menghentikan pendarahan setelah melahirkan serta untuk aborsi. Jamur ini dapat membantu melahirkan, karena terdiri dari alkaloid dan amina aktif dan tidak aktif serta komponen nitrogen lain. Ergotamin ini amat berguna untuk kaum wanita yang bersalin. Ia bertindak dalam pengecutan saluran darah yang akan meyebabkan pendarahan berkurang semasa bersali. Tindakan ergotamin dalam pengecutan otot juga memudahkan bayi keluar. Selain itu sistem saraf disekat dan sebagian fungsi otak akan berhenti, oleh itu para ibu tidak akan mengalami rasa kesakitan semasa bersalin.⁴

                   Ekstrak dari rumput yang terinfeksi Claviceps purpurea dapat digunakan sebagai pewarna tato.³

5.    Kerugian

                  Ergot adalah penyakit tanaman yang disebabkan oleh jamur Claviceps purpurea. Gejala ergot menjadi jelas selama pembentukan kernel, ketika tubuh ergot terbentuk di tempat kernel. Tubuh ergot disebut sclerotia, terbentuk dari massa keras dari miselium jamur. Ergot memiliki kulit pelindung yang keras di luar, yang berwarna hitam sampai ungu gelap. Sedangkan bagian dalam berwarna putih sampai abu-abu. Ergot memanjang dan menonjol, menyebabkan benih 10 kali lebih besar dari ukuran normal. Dalam beberapa sereal tubuh ergot dapat mencapai 2 cm, tetapi pada rumput lebih kecil dan ramping. Dalam satu biji dapat mengandung satu atau beberapa tubuh ergot. Ergot dapat dengan mudah diidentifikasi dalam biji-bijian.

       5.1    Siklus Penyakit Ergot

                     Ada dua tahap siklus penyakit ergot. Tahap pertama terjadi di musim semi ketika tubuh ergot berkecambah untuk menghasilkan struktur berbentuk drumstick kecil. Badan ergot dapat berasal dari tanaman sereal sebelumnya, atau dari rumput yang ada di sekitarnya. Ergot juga dapat berasal dari benih yang ditanam. Kondisi yang dibutuhkan untuk perkecambahan tubuh ergot adalah saat musim dingin, diikuti oleh tanah basah berkepanjangan di musim semi.⁴

                      Struktur drumstick menghasilkan spora yang disebut askospora yang menjadi windborne. Askospora pada kuntum  melakukan penetrasi pada tanaman di awal pembentukan bunga. Dalam waktu lima hari dari kuntum yang pertama  terinfeksi oleh askospora, tahap kedua dalam siklus penyakit terjadi. Tahap ini dikenal sebagai "honeydew stage." Selama tahap “honeydew”, kuntum memancarkan cairan lengket dari spora (konidia). Konidia disebarkan oleh serangga dan hujan untuk kuntum lainnya. Spora ini dapat disebarluaskan selama perbungaan terjadi. Tahap “honeydew” pada tanaman yang terinfeksi menurun, dan digantikan oleh tubuh ergot yang keras.⁴

            Tubuh ergot jatuh dari kepala ke tanah sebelum atau selama panen, atau dapat dipanen dengan benih. Tubuh ergot jarang bertahan selama lebih dari satu tahun dalam tanah.⁴

Ergot yang bergerminasi untuk memproduksi drumstick yang akan menghasilkan spora.

       5.2    Kondisi Potensial Pertumbuhan Ergot

         Ergot yang paling banyak muncul di tahun ketika kondisi lembab terus berlaku selama kedua tahap dari siklus penyakit. Pertama, kelembaban yang diperlukan pada permukaan tanah selama musim semi dan awal musim panas untuk memulai perkecambahan tubuh ergot. Kedua, basah, berawan dan cuaca dingin memperpanjang periode pembungaan dan meningkatkan  infeksi bagi spora untuk memasuki kuntum. Kondisi ini juga dapat mendukung populasi serangga kutu daun, thrips, nyamuk dan hopper daun, yang berfungsi sebagai vektor potensial yang melengketkan spora.⁶

         Kondisi agronomi, seperti kesuburan kurang, dapat menunda kematangan dan membuat fisiologi bunga kecil lebih terbuka yang rentan terhadap infeksi. Ergot juga dikaitkan dengan defisiensi tembaga. Defisiensi tembaga dapat menunda pembungaan dan memicu kemandulan bunga jantan,menyebabkan bunga kecil untuk tetap terbuka lebih lama. Tanah lempung berpasir menjadi salah satu faktor penyebab defisiensi tembaga.⁶

        Tanaman dengan tinggi proporsi anakan dan  bunga yang tidak merata, lebih mudah terkena infeksi untuk jangka waktu yang lebih lama.

           

       5.3    Kemunculan Terakhir Ergot

          Kondisi lingkungan yang tepat dan kondisi pengembangan tanaman yaang kurang baik menghasilkan masalah ergot yang luas. Wabah terakhir dari ergot di Saskatchewan terjadi pada 1999 dan 2008. Pada tahun 2008, tanah dingin sehingga menyebabkan tanaman dengan tahap pertumbuhan tidak merata, memperpanjang periode waktu tanaman berbunga dan rentan untuk ergot. Cuaca dingin, lembab di akhir musim semi dan musim panas mengawali perkecambahan ergot  dan infeksi awal, yang dilanjutkan penyebaran. Penyebaran ini terjadi dari tanaman ke tanaman melalui percikan hujan dan serangga.⁵

          Demikian pula pada tahun 1999, hujan awal musim semi memberikan kondisi ideal untuk perkecambahan tubuh ergot. Canada Western Red Spring (CWRS) gandum adalah salah satu tanaman utama terpengaruh selama wabah ini. Rata-rata 17 persen dari sampel CWRS dari provinsi ini mengalami infeksi ergot untuk tahun 1999 dan 2008, dengan tingkat infeksi rata-rata 0,02 persen (Komisi Grain Kanada). Sebelum 1999, ergot tidak dilaporkan pada tingkat signifikan sejak awal tahun 1980. Ada penampilan sporadis ergot pada tahun 2000 dan 2001 karena beban ergot meningkat untuk tanah dari 1999.⁵

         5.4  Peran Ergot

             Ergot biasanya tidak menyebabkan kehilangan hasil yang signifikan, namun kerugian ekonomi hasil karena penolakan terhadap butir hasil panen. Alasan untuk toleransi rendah adalah bahwa tubuh ergot mengandung banyak alkaloid, atau bahan kimia beracun. Bahan-bahan ini tetap aktif bahkan setelah pengolahan makanan (misalnya tepung) atau pakan telah selesai. Alkaloid ini yang beracun bagi manusia dan hewan.⁶

5.4.1   Alkaloida

              Alkaloida merupakan suatu senyawa yang secara umum bekerja pada sistem saraf pusat, mempunyai atom nitrogen yang biasanya pada cincin heterosiklis dan dibiosintesis dalam tumbuhan dari asam amino atau turunannya (Waller and Nowacki, 1978).

      Alkaloida dalam tumbuhan biasanya terdapat pada daun, akar, kulit kayu dan buah (Fergusson, 1956). Selain dalam tumbuhan, alkaloida ditemukan pada hewan seperti kambing. Alkaloida juga ditemukan pada mikroorganisme, seperti piosianin pada bakteri Pseudomonas aeruginosa, dan ergolin pada jamur Claviceps purpurea.⁷

   Alkaloida dapat dibedakan dari sebagian besar komponen tumbuhan lain berdasarkan sifat basanya dan biasanya terdapat dalam tumbuhan sebagai garam dengan berbagai asam organik. Garam ini merupakan senyawa padat berbentuk kristal tanwarna, meskipun ada juga yang berwarna, contohnya berberina dan serpentine berwarna kuning (Robinson, 1995). Alkaloida bebas tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik, sebaliknya alkaloida dalam bentuk garam larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut organik.⁷

I.  Klasifikasi alkaloida berdasarkan senyawa pembentuknya, yaitu:

1. Alkaloida sejati (true alkaloid).

          Alkaloida jenis ini dibentuk dari asam amino yang umumnya mempunyai unsur nitrogen yang terikat pada cincin heterosiklik dan kebanyakan bersifat basa. Contohnya vinkristin dan reserpin.

2. Protoalkaloida

        Alkaloida ini dibentuk dari asam amino, tetapi unsur nitrogenya tidak terikat pada cincin heterosiklik dan kebanyakan bersifat basa. Contohnya meskalin dan dimetiltriptamin.

3. Pseudoalkaloida

    Pseudoalkaloida tidak dibentuk dari asam amino dan pada umumnya mempunyai unsur nitrogen yang terikat pada cincin heterosiklik dan biasanya bersifat basa. Alkaloida yang penting dalam golongan ini adalah alkaloida steroida, contohnya solanidin dan alkaloida purin, contohnya kafein.

II. Klasifikasi alkaloida berdasarkan letak atom nitrogennya (Trease and Evans, 1983), yaitu:

A. Non heterosiklis, disebut juga protoalkaloida

Contoh : efedrin pada tumbuhan Ephedra sinica

B. Heterosiklis, dibagi dalam 12 golongan berdasarkan struktur cincinnya.

Fungsi alkaloid:

1. Sebagai racun untuk melindungi tanaman dari serangga dan hewan lainnya

2. Sebagai hasil akhir reaksi detoksifikasi yang merupakan hasil metabolit akhir dari komponen yang membahayakan bagi tanaman

3. Sebagai faktor pertumbuhan tanaman

4. Sebagai zat cadangan makanan

5.4.2   Dampak Negatif Ergot

                  Ergotism adalah gejala yang berkembang pada manusia dan hewan setelah makan makanan atau pakan dengan kontaminasi ergot. Ergotism itu sendiri disebabkan oleh bahan kimia dalam jamur.⁶

            Gejala yang ditimbuklan jika terinfeksi penyakit ini  seperti rasa panas yang parah pada tungkai. Ini disebabkan oleh efek alkaloid ergot pada sistem vaskular karena vasokonstriksi pembuluh darah, kadang-kadang menyebabkan gangren dan kehilangan anggota tubuh karena sirkulasi darah sangat dibatasi. Aktivitas farmakologi dari alkaloid ergot juga dapat menyebabkan halusinasi dan perilaku irasional petugas, kejang, dan bahkan kematian. Gejala lain termasuk kontraksi rahim yang kuat, mual, kejang, dan pingsan.³

5.5  Mengatasi Ergot

Tidak banyak upaya petani yang bisa dilakukan untuk mengontrol ergot di lapangan. Pencegahan adalah strategi manajemen yang terbaik, tetapi upaya dikatakan terlambat apabila gejala ergot telah diamati.⁶

Teknik pemanenan: tingkat lebih tinggi berada  sekitar tepi lapangan, hal ini dikarenakan spora datang dari rumput pinggir jalan, dan di mana serangga yang paling aktif. Sebelum panen, petani dapat mengidentifikasi ladang mereka untuk menentukan di mana perkembangan ergot yang terburuk, seperti tanjung, dan memanen daerah tersebut secara terpisah. Benih terinfeksi berat maka harus

Persiapan lahan: Bagi petani menggunakan pengolahan tanah konvensional, mengubur sisa tanaman dan tubuh ergot dengan kedalaman sekitar empat cm dapat menghambat perkecambahan mereka musim semi berikutnya.⁶

Benih pembersihan: tubuh Ergot relatif mudah dibersihkan dari banyak benih, namun pembersihan bisa mahal, terutama jika pemisah gravitasi digunakan. Namun, jika petani memiliki akses untuk membersihkan peralatan, kemungkinan sepadan dengan biaya untuk menyimpan nilai pada lift. Untuk banyak biji kecil atau mahal seperti rumput makanan ternak, metode flotasi dapat digunakan. Rendam benih dalam 20 per larutan garam persen dan aduk. Ergot akan naik ke atas.. Lalu bilas dan mengeringkan sisa biji.⁶

Tanaman biji bersih: Menanam benih penuh dengan tubuh ergot dapat menyebarkan penyakit ke tanaman yang lain atau yang sebelumnya sudah ditanam. Tidak ada pengobatan benih yang efektif melawan ergot. Jika Anda menggunakan dua-tahun biji tua, kelangsungan hidup ergot menjadi sangat berkurang. Namun, bahkan tidak dapat hidup jika tubuh masih mengandung alkaloid dari ergot.⁶

Rotasi tanaman: tubuh Ergot bertahan dalam tanah selama kurang lebih satu tahun, sehingga rotasi tanaman dari sereal selama satu hingga dua tahun dianjurkan. Hindari menanam serealia musim semi berikutnya untuk sereal musim dingin.

Pilihan tanaman: Meskipun varietas sereal mungkin berbeda dalam kerentanan mereka terhadap infeksi ergot, tidak ada varietas yang benar-benar tahan. Di Saskatchewan pada tahun 1999, uji coba berbagai daerah sereal dinilai untuk membandingkan kerentanan terhadap ergot (Fernandez 2000). Mereka menemukan bahwa tingkat ergot adalah serupa pada Kanada Western Red Semi dan Kanada Barat Amber durum (CWAD) tes, dan sedikit lebih rendah di Kanada musim semi Prairie (CPS) tes. Secara keseluruhan, tingkat penyakit terlalu variabel untuk dapat menggambar apapun kesimpulan tentang perbedaan varietas. Dalam sebuah penelitian yang lebih baru dilakukan dalam lingkungan yang terkendali, baik CPS dan CWAD

Pastikan berdiri seragam: Gunakan benih dengan perkecambahan yang baik, benih pada kedalaman yang konsisten, dan menggunakan program pupuk berimbang sehingga tanaman sereal adalah seragam dalam pembangunan. Penambahan tembaga juga akan membantu pengendalian infeksi ergot, tetapi hanya dalam tanah yang kekurangan tembaga. Penanaman tanaman sereal pada saat yang sama di suatu daerah, sehingga mereka bunga selama jangka waktu sempit, akan mencegah penyebaran penyakit dari satu bidang ke bidang lainnya. Terapkan herbisida pada tingkat yang benar dan waktu untuk mencegah sterilitas bunga kecil.

Sanitasi: Sekitar tanjung atau jalan raya untuk menghilangkan rumput sebelum bunga sehingga mereka tidak melayani sebagai tuan rumah untuk yang pertama tahap siklus penyakit.⁶

DAFTAR PUSTAKA

1.    Siagian, Albiner. 2002. “Mikroba Patogen pada Makanan”. FKM Universitas Sumatra Utara.

2.    British World Flora and Fauna. “Claviceps purpurea”.  http://www.nature.british-towns.net/nature/07_specie_detail.asp?GetLSID=288516

4.    Psychotropicon - Majalah online untuk Psychonauts | tumbuhan, jamur. http://psychotropicon.info/id/topic/klassifikationen-von-drogenabhaengigkeit-und-missbrauch/

5.    Fernandez, M.R., DePauw, R.M., and Dunbar, B. 2000, Ergot in common and durum wheat in Saskatchewan in 1999, Canadian Plant Disease Survey, Volume 80: 54-55.

6.    Ministry of Agricultur. 2008. “Ergot of Cereals ang Grasses”

7.    “Alkaloid Isokulin” http://www.scribd.com/doc/46991908/4/ALKALOID-ISOKUINOLIN