Spesies Ascaris merupakan salah satu cacing parasit usus yang paling banyak ditemukan pada manusia dan hewan ternak di seluruh dunia. Cacing gelang parasit ini menimbulkan risiko kesehatan masyarakat yang serius, terutama di daerah dengan sistem pengolahan limbah dan sanitasi yang kurang memadai. Pencemaran lingkungan terjadi melalui pembuangan langsung kotoran yang terinfeksi atau melalui pembuangan air limbah domestik.
Deteksi dan penghitungan telur Ascaris dalam sampel lingkungan, khususnya lumpur limbah dan kompos, sangat penting untuk menilai keamanan lumpur kering (biosolids) yang akan digunakan dalam bidang pertanian dan untuk mengevaluasi seberapa efektif proses pengolahan limbah. Konsumsi air atau tanaman yang terkontaminasi telur Ascaris yang masih hidup dapat menyebabkan penyakit askariasis yang menyerang jutaan orang di seluruh dunia.
Siklus hidup Ascaris melibatkan beberapa tahap yang berbeda: telur, empat tahap larva, dan bentuk dewasa. Telur sangat tahan terhadap kondisi lingkungan yang buruk dan dapat tetap hidup dalam waktu yang lama. Memahami ciri-ciri bentuk dan tahap perkembangan telur ini sangat penting untuk identifikasi yang akurat dan penilaian kemampuan hidup dalam pengaturan laboratorium.
Tujuan
Metode uji standar dari US Environmental Protection Agency (US EPA) ini bertujuan untuk menyediakan pendekatan yang menyeluruh dalam mendeteksi dan menilai telur Ascaris dalam sistem pengolahan air limbah. Metode ini memiliki beberapa tujuan penting dalam perlindungan kesehatan lingkungan dengan memungkinkan deteksi dan penghitungan yang akurat dari telur Ascaris yang terdapat dalam sampel air limbah, lumpur, dan kompos. Selain deteksi sederhana, prosedur ini juga menentukan kemampuan hidup telur yang terdeteksi melalui penilaian perkembangan embrio yang terkontrol, yang sangat penting untuk memahami risiko kesehatan nyata yang ditimbulkan oleh bahan yang terkontaminasi.
Metode kuantitatif juga dapat dipakai pada metode ini dan memberikan data yang dapat diandalkan tentang tingkat pencemaran Ascaris dalam sampel lingkungan, mendukung kegiatan penilaian risiko. Informasi ini sangat berharga untuk mengevaluasi efektivitas pengolahan dengan membandingkan konsentrasi telur sebelum dan sesudah proses pengolahan, sehingga memungkinkan optimalisasi parameter pengolahan. Pada akhirnya, metode ini mendukung perlindungan kesehatan masyarakat dengan menyediakan data yang dapat diandalkan untuk penilaian risiko dalam penggunaan kembali lumpur kering, memastikan bahwa bahan yang telah diolah memenuhi standar keamanan untuk penggunaan pertanian dan kegunaan lainnya yang bermanfaat.
Prinsip
Metode ini berdasarkan prinsip-prinsip biologis dan fisik dasar yang berkaitan dengan karakteristik telur Ascaris. Organisme ini memiliki karakteristik kepadatan yang unik yang memungkinkan pemisahan menggunakan sentrifugasi gradien kepadatan Magnesium Sulfat (MgSO4) pada berat jenis 1,20, yang secara efektif mengkonsentrasikan telur sambil menghilangkan kotoran yang mengganggu. Ciri-ciri bentuk yang khas dari telur Ascaris, termasuk lapisan luar bergelombang yang karakteristik dan struktur cangkang berlapis, memudahkan identifikasi mikroskopis yang dapat diandalkan bahkan dalam sampel lingkungan yang kompleks.
Proses perkembangan embrio (embryonation) merupakan prinsip biologis penting yang mendasari penilaian kemampuan hidup. Telur yang masih hidup berkembang melalui tahap-tahap larva yang berbeda dalam kondisi inkubasi yang terkontrol, berkembang dari telur yang belum berembrio melalui tahap larva pertama, kedua, dan ketiga. Tahap larva ketiga merupakan bentuk yang dapat menginfeksi, terbungkus dalam selubung tahap larva pertama dan kedua. Perkembangan bertahap ini berfungsi sebagai indikator yang dapat diandalkan untuk kemampuan hidup telur dan potensi kemampuan menginfeksi.
Dari sudut pandang metodologi, pendekatan ini menggunakan langkah-langkah pemrosesan sampel berurutan yang dirancang untuk mengoptimalkan pemulihan sambil meminimalkan gangguan. Homogenisasi sampel memecah matriks sampel untuk melepaskan telur yang tertanam, sementara pemisahan gradien kepadatan mengkonsentrasikan organisme target. Penyaringan berurutan menghilangkan partikel dengan ukuran yang tidak sesuai, dan perkembangan embrio yang terkontrol dalam kondisi suhu dan pH yang optimal memungkinkan penilaian kemampuan hidup yang akurat melalui penghitungan mikroskopis sistematis dan klasifikasi tahap perkembangan yang berbeda.
Alat dan Bahan
Mikroskopis:
- Mikroskop cahaya dengan sistem optik medan terang (brightfield), kemampuan kontras fase (phase contrast) dan/atau kontras diferensial lebih disukai, dan lensa objektif: rentang perbesaran 10X hingga 45X
- Ruang penghitung Sedgwick-Rafter untuk analisis kuantitatif
Sentrifugasi:
Alat sentrifug berkecepatan tinggi dengan kemampuan minimum 660 × G, rotor ayun (swinging bucket rotor) untuk botol kerucut 100-250 mL dan rotor ayun untuk tabung kerucut 15 mL
Peralatan untuk Pemrosesan Sampel:
- Gelas kimia Pyrex (kapasitas 2 L), dilapisi organosilane
- Labu Erlenmeyer (500 mL), dilapisi organosilane
- Saringan Tyler: 20/50 mesh dan 400 mesh stainless steel
- Corong plastik besar dengan lapisan organosilane
- Blender berkecepatan tinggi untuk homogenisasi sampel
Inkubasi dan Penyimpanan:
- Inkubator presisi yang diatur pada suhu 26°C ± 0,5°C
- Lemari pendingin laboratorium (2-5°C) untuk penyimpanan sampel
- Rak tabung reaksi untuk berbagai ukuran wadah
Peralatan Tambahan:
- Sistem penyedotan vakum dengan labu 2L
- Botol semprot (16 fl oz) untuk aplikasi pereaksi
- Spatula Teflon untuk manipulasi sampel
- Pipet Pasteur, dilapisi organosilane
- Botol sentrifuga dan tabung kerucut, dilapisi organosilane
Buffer Fosfat (1 L):
- Kalium dihidrogen fosfat (KH₂PO₄): 34,0 g
- Sesuaikan pH ke 7,2 ± 0,5 menggunakan 1 N natrium hidroksida
Larutan Detergen 7X 1% (1 L):
- Buffer fosfat: 999 mL
- Detergen laboratorium ICN 7X: 1 mL
- Sesuaikan pH ke 7,2 ± 0,1 dengan 1 N NaOH
- Campur secara menyeluruh dan simpan pada suhu ruang
Larutan Flotasi Magnesium Sulfat (1 L):
- Magnesium sulfat (MgSO₄): 215,2 g
- Air kualitas pereaksi: cukup untuk membuat 1 L
- Verifikasi berat jenis = 1,20 menggunakan hidrometer yang dikalibrasi
- Sesuaikan konsentrasi sesuai kebutuhan untuk mencapai kepadatan target
Larutan Asam:
- Asam sulfat 0,1 N (H₂SO₄) untuk inkubasi perkembangan embrio
Bahan Kontrol Kualitas:
- Telur Ascaris segar dari kotoran babi yang terinfeksi
- Dimurnikan dan diverifikasi untuk digunakan sebagai kontrol positif
- Simpan dalam kondisi yang sesuai untuk mempertahankan kemampuan hidup
Prosedur
Pengumpulan dan Preparasi SampelProtokol Pengumpulan:
- Kumpulkan 1 liter sampel (kompos, air limbah, atau lumpur) mengikuti praktik pengambilan sampel standar
- Tempatkan sampel pada es basah segera setelah pengumpulan
- Kirim ke laboratorium dalam waktu 24 jam
- Simpan pada suhu 2-5°C; jangan pernah membekukan sampel karena ini mempengaruhi kepadatan apung telur
Pemrosesan Sampel Awal:
Untuk Sampel Kering/Kental:
- Timbang sekitar 300 g (perkiraan berat kering)
- Tambahkan 500 mL air dan rendam semalaman pada suhu 4-10°C
- Pindahkan ke blender dan homogenisasi pada kecepatan tinggi selama 1 menit
- Bagi sampel menjadi empat bagian yang sama dalam gelas kimia
Untuk Sampel Cair:
- Ukur 1.000 mL atau volume yang mengandung ≥50 g padatan kering
- Proses dalam dua kelompok menggunakan blender
- Tambahkan 200 mL air ke setiap kelompok sebelum pencampuran
- Campur pada kecepatan tinggi selama 1 menit per kelompok
Pengendapan Primer:
- Pindahkan sampel yang telah dihomogenisasi ke gelas kimia bentuk tinggi 1000 mL
- Bilas blender secara menyeluruh ke dalam gelas kimia
- Tambahkan larutan detergen 7X 1% hingga mencapai volume akhir 900 mL
- Biarkan mengendap selama 4 jam atau semalaman pada suhu 4-10°C
- Aduk sesekali dengan pengaduk kayu untuk memastikan pengendapan lengkap
- Ambil atau ambil cairan jernih di atas dengan pipet hingga tepat di atas lapisan padatan
Pemrosesan Kedua:
- Pindahkan endapan ke blender, tambahkan aquades hingga 500 mL
- Campur selama 1 menit pada kecepatan tinggi
- Kembalikan ke gelas kimia, tambahkan larutan detergen 7X 1% hingga volume total 900 mL
- Biarkan periode pengendapan 2 jam pada suhu 4-10°C
- Ambil cairan jernih seperti sebelumnya
Proses Penyaringan:
- Tambahkan 300 mL larutan detergen 7X 1% dan aduk selama 5 menit menggunakan pengaduk magnetik
- Saring melalui saringan 20 atau 50 mesh dalam corong
- Cuci sampel melalui saringan dengan semprotan larutan detergen 7X 1%
- Sesuaikan volume akhir hingga 900 mL dan endapkan selama 2 jam
Distribusi Sampel:
- Ambil cairan jernih hingga tingkat lapisan padatan
- Bagikan/Aliquot endapan secara merata di antara tabung kerucut/conical tubes 50 mL
- Cuci endapan yang tersisa dari gelas kimia ke dalam tabung
- Add volume hingga 50 mL dengan aquades
Sentrifugasi Primer:
- Sentrifug selama 10 menit pada 1000 × G
- Ambil cairan jernih hingga tepat di atas tingkat endapan
- Pastikan endapan yang mengendap ≤5 mL per tabung; Aliquot ulang jika perlu
Prosedur Flotasi:
- Tambahkan 10-15 mL larutan MgSO₄ (berat jenis 1,20) ke setiap tabung
- Campur selama 15-20 detik pada pengaduk vortex (gunakan tabung bertutup)
- Tambahkan MgSO₄ tambahan hingga volume mencapai 50 mL
- Sentrifug 5-10 menit pada 800-1000 × G
Penyaringan Halus:
- Tuang 25-35 mL bagian atas cairan jernih melalui saringan 400 mesh
- Cuci dengan semprotan air untuk menghilangkan cairan flotasi dan partikel halus
- Bilas endapan yang terkumpul ke dalam gelas kimia 100 mL
- Pindahkan suspensi ke tabung sentrifuga 15 mL
Konsentrasi Akhir:
- Sentrifug tabung selama 3 menit pada 800 × G
- Buang cairan jernih
- Jika beberapa tabung digunakan, gabungkan endapan ke dalam satu tabung
- Ambil cairan jernih di atas padatan
Pengaturan Inkubasi:
- Suspensikan kembali padatan dalam 4 mL H₂SO₄ 0,1 N
- Pindahkan ke botol kecil polietilen 20 mL dengan tutup longgar
- Tandai tingkat cairan dengan spidol
- Siapkan botol kontrol dengan telur Ascaris yang diketahui dalam medium yang sama
Protokol Inkubasi:
- Inkubasi sampel dan kontrol pada suhu 26°C selama 3-4 minggu
- Periksa tingkat cairan setiap hari dan tambahkan air kualitas pereaksi sesuai kebutuhan
- Setelah 18 hari, ambil sampel kultur kontrol setiap 2-3 hari
- Lanjutkan hingga mayoritas telur kontrol telah berkembang penuh
Preparasi Sampel:
- Campur sampel secara menyeluruh dengan membolak-balikan
- Pindahkan volume yang sesuai ke ruang bilik hitungbSedgwick-Rafter
- Biarkan mengendap untuk pemeriksaan mikroskopis
Protokol Penghitungan:
- Periksa menggunakan pola pemindaian sistematis
- Gunakan perbesaran yang sesuai (biasanya 100-400×)
- Klasifikasikan telur ke dalam kategori:
- Tidak berembrio
- Tahap larva pertama
- Tahap larva kedua
- Tahap larva ketiga (dapat menginfeksi)
- Catat pergerakan pada telur berembrio yang hidup
- Rekam hitungan untuk setiap kategori
Interpretasi Hasil
Identifikasi MikroskopisCiri-ciri | Deskripsi | Pentingnya |
---|---|---|
Telur bergelombang | Lapisan luar bergelombang yang khas (lapisan mammillated) | Ciri identifikasi utama untuk telur Ascaris |
Telur tanpa lapisan luar | Permukaan luar halus tanpa lapisan bergelombang | Bentuk alternatif telur Ascaris, masih dapat hidup |
Rentang ukuran | Panjang 45-75 μm, lebar 35-60 μm | Membedakan dari telur cacing lainnya |
Struktur cangkang | Tampilan berlapis di bawah perbesaran tinggi | Menunjukkan keutuhan struktur dan kemampuan hidup |
Tahap Perkembangan
Tahap | Karakteristik | Status Kemampuan Hidup | Kemampuan Infeksi |
---|---|---|---|
Tidak berembrio | Sel tunggal atau tahap pembelahan awal | Berpotensi hidup | Tidak dapat menginfeksi |
Tahap larva pertama | Perkembangan larva awal terlihat | Hidup, berkembang | Tidak dapat menginfeksi |
Tahap larva kedua | Larva lebih berkembang, kemungkinan ada bukti pergantian kulit | Hidup, berkembang | Tidak dapat menginfeksi |
Tahap larva ketiga | Larva berkembang penuh, mungkin menunjukkan pergerakan | Sepenuhnya hidup | Dapat menginfeksi |
Penilaian Kontrol Kualitas
Jenis Kontrol | Hasil yang Diharapkan | Kriteria Penerimaan |
---|---|---|
Kontrol Positif | Perkembangan embrio bertahap ke tahap larva ketiga | ≥70% mencapai tahap ketiga dalam periode inkubasi |
Kontrol Negatif | Tidak ada telur Ascaris | Hitungan telur nol dalam medium steril |
Blanko Metode | Tidak ada kontaminasi | Hitungan telur nol dalam blanko pemrosesan |
Pelaporan Hasil
Metode PerhitunganPenentuan Total Padatan:
$$\text{% Total Padatan} = 100\% - \text{% Kelembaban}$$
Perhitungan Konsentrasi Telur:
$$\text{Telur/g berat kering} = \frac{NO \times CV \times FV}{SP \times TS}$$
Dimana:
- NO = Jumlah telur yang dihitung
- CV = Volume ruang (1 mL untuk ruang Sedgwick-Rafter)
- FV = Volume akhir dalam mL
- SP = Sampel yang diproses dalam mL atau g
- TS = % Total padatan (sebagai desimal)
Elemen Pelaporan yang Diperlukan:
- Hitungan total telur Ascaris per gram berat kering
- Hitungan telur tidak berembrio per gram berat kering
- Telur berembrio menurut tahap: tahap larva ke-1, ke-2, dan ke-3 per gram berat kering
- Informasi sampel: Tanggal pengumpulan, jenis matriks, kondisi pemrosesan
- Hasil kontrol kualitas: Pemulihan kontrol, blanko metode
- Keterbatasan metode: Setiap penyimpangan atau gangguan yang dicatat
Keunggulan dan Kelemahan
KeunggulanMetode standar ini menawarkan manfaat teknis dan praktis yang signifikan untuk perlindungan kesehatan lingkungan dan pemantauan pengolahan air limbah. Sifat kuantitatif dari pendekatan ini memberikan penghitungan yang tepat dari konsentrasi telur, memungkinkan penilaian risiko yang akurat dan kepatuhan terhadap peraturan. Kemampuan penilaian kemampuan hidup membedakan antara telur yang hidup dan mati, yang sangat penting untuk memahami risiko kesehatan nyata daripada hanya mendeteksi organisme yang mati. Standardisasi ASTM memastikan dapat diulang di berbagai laboratorium, mendukung kualitas data yang konsisten untuk aplikasi peraturan dan penelitian.
Fleksibilitas metode memungkinkan penerapan pada berbagai matriks termasuk sampel air limbah, lumpur, dan kompos, membuatnya berharga untuk berbagai aspek pengelolaan lumpur kering. Efektivitasnya dalam evaluasi pengolahan memungkinkan penilaian kinerja proses pengolahan, mendukung upaya optimalisasi dan menunjukkan kepatuhan terhadap persyaratan pengurangan patogen. Dari sudut pandang praktis, metode ini mendukung perlindungan kesehatan masyarakat melalui penilaian risiko yang dapat diandalkan untuk penggunaan kembali lumpur kering, menggunakan peralatan laboratorium standar dan pereaksi yang membuatnya hemat biaya, dan merupakan prosedur yang terdokumentasi dengan baik dengan sejarah validasi yang luas.
KelemahanBeberapa keterbatasan teknis harus dipertimbangkan ketika menerapkan metode ini. Prosedur tidak dapat membedakan antara spesies Ascaris yang berbeda atau menentukan asal inang, yang mungkin penting untuk investigasi epidemiologis. Sifat yang memakan waktu lama yang memerlukan 3-4 minggu untuk penilaian kemampuan hidup lengkap dapat menunda proses pengambilan keputusan. Metode ini bergantung pada keterampilan, memerlukan ahli mikroskopi yang terlatih untuk identifikasi dan penghitungan yang akurat, yang mungkin membatasi penerapannya di beberapa laboratorium. Keutuhan sampel sangat penting, karena pembekuan merusak sifat kepadatan apung telur, berpotensi mempengaruhi tingkat pemulihan.
Keterbatasan praktis mencakup kebutuhan akan peralatan khusus dan langkah-langkah keamanan hayati yang ketat, meningkatkan biaya penerapan dan kompleksitas. Persyaratan untuk memproses sampel dalam 24 jam setelah pengumpulan menciptakan tantangan logistik untuk lokasi pengambilan sampel yang terpencil. Faktor lingkungan seperti variasi musiman dapat mempengaruhi kelangsungan hidup dan pemulihan telur, menimbulkan variabilitas dalam hasil. Metode ini mungkin tidak mendeteksi konsentrasi yang sangat rendah dalam beberapa matriks karena batas deteksi, dan sampel kompleks yang mengandung kotoran yang signifikan dapat menimbulkan tantangan gangguan yang mempengaruhi akurasi dan presisi penghitungan.
Catatan
Pertimbangan PentingTindakan pencegahan keamanan sangat penting ketika bekerja dengan telur Ascaris yang berpotensi menginfeksi, memerlukan kepatuhan ketat terhadap protokol keamanan hayati sepanjang semua prosedur. Alat pelindung diri termasuk jas laboratorium, sarung tangan, dan kacamata keamanan harus dikenakan setiap saat, dengan penggunaan pipet mulut dilarang keras. Semua peralatan yang terkontaminasi harus mendapat disinfeksi segera, dan bahan terkontaminasi memerlukan sterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121°C selama 30 menit sebelum pembuangan atau penggunaan kembali. Area laboratorium harus dijaga sebagai zona bebas makanan dan minuman, dengan sistem pendingin terpisah untuk penyimpanan sampel guna mencegah kontaminasi silang.
Langkah-langkah jaminan kualitas sangat penting untuk hasil yang dapat diandalkan dan mencakup verifikasi kalibrasi rutin mesin sentrifuga menggunakan takometer untuk memastikan kecepatan rotasi yang akurat. Validasi suhu inkubator dengan termometer yang dapat ditelusuri NIST memastikan kondisi perkembangan embrio yang tepat, sementara perawatan mikroskop yang tepat termasuk pembersihan optik dan pengaturan pencahayaan Köhler mempertahankan kondisi pencitraan yang optimal. Setiap kelompok analisis harus mencakup kontrol positif dan negatif yang sesuai untuk memverifikasi kinerja metode dan mendeteksi potensi masalah kontaminasi.
Pertimbangan optimalisasi metode mencakup pentingnya kritis lapisan organosilane untuk semua peralatan kaca guna mengurangi perlekatan telur dan meningkatkan tingkat pemulihan. Prosedur sentrifugasi yang lembut tanpa penerapan rem mencegah gangguan mekanis struktur telur yang halus. Protokol pengenceran sampel harus dioptimalkan untuk setiap jenis matriks guna meningkatkan akurasi penghitungan mikroskopis dengan mengurangi gangguan kotoran. Jadwal perawatan peralatan rutin memastikan kinerja yang konsisten dan meminimalkan variabilitas antara sesi analisis. Dokumentasi yang tepat dari semua modifikasi prosedural dan penyimpangan mendukung kualitas data dan persyaratan kepatuhan peraturan.
Kesimpulan
Metode standar US EPA untuk deteksi dan penilaian kemampuan hidup telur Ascaris merupakan pendekatan yang menyeluruh untuk pemantauan patogen dalam pengolahan air limbah dan pengelolaan lumpur kering. Metodologi ini menyediakan data penting untuk perlindungan kesehatan masyarakat sambil mendukung penggunaan kembali yang aman dari bahan organik yang telah diolah.
Kekuatan metode terletak pada kemampuannya untuk menyediakan penghitungan kuantitatif dan penilaian kemampuan hidup telur Ascaris, membuatnya sangat berharga untuk mengevaluasi efektivitas proses pengolahan. Protokol standar memastikan dapat diulang di berbagai laboratorium dan mendukung kepatuhan peraturan untuk program lumpur kering.
Namun, penerapan yang berhasil memerlukan keahlian teknis yang signifikan, peralatan khusus, dan kepatuhan ketat terhadap protokol keamanan hayati. Sifat yang memakan waktu lama dari penilaian kemampuan hidup dan ketidakmampuan untuk membedakan antara spesies merupakan keterbatasan penting yang harus dipertimbangkan dalam desain studi dan interpretasi hasil.
Pengembangan masa depan dalam metode deteksi molekuler mungkin melengkapi pendekatan tradisional ini, berpotensi memberikan hasil yang lebih cepat dan identifikasi spesifik spesies. Meskipun demikian, metode pemeriksaan mikroskopis tetap menjadi standar emas untuk deteksi telur Ascaris dan akan terus memainkan peran penting dalam perlindungan kesehatan lingkungan dan pemantauan pengolahan air limbah.
Penerapan metode meluas di luar pemantauan rutin ke aplikasi penelitian yang menyelidiki nasib dan transpor patogen, optimalisasi pengolahan, dan pemodelan penilaian risiko. Seiring dengan meningkatnya minat global terhadap pemulihan sumber daya dan prinsip ekonomi sirkular, metode yang dapat diandalkan untuk deteksi patogen menjadi semakin penting untuk memastikan keamanan produk yang dipulihkan.
Referensi
- American Society for Testing and Materials. Test Method for Detecting, Enumerating, and Determining the Viability of Ascaris Ova in Sludge. ASTM Standard, Appendix I.
- USEPA. (1999). Test Method for Detecting, Enumerating, and Determining the Viability of Ascaris Ova in Sludge. pp. 616–622.
- Bowman, D.D., Little, M.D., & Reimers, R.S. (2003). Precision and accuracy of an assay for detecting Ascaris eggs in various biosolid matrices. Water Research, 37(9), 2063-2072.
- Lyonnaise des Eaux Pilot Study (1998-1999). Microscopic helminth ova enumeration in various sludge types with dilution optimization protocols.
- Steinbaum, L., Kwong, L. H., Ercumen, A., Negash, M. S., Lovely, A. J., Njenga, S. M., Boehm, A. B., Pickering, A. J., & Nelson, K. L. (2017). Detecting and enumerating soil-transmitted helminth eggs in soil: New method development and results from field testing in Kenya and Bangladesh. PLoS neglected tropical diseases, 11(4), e0005522. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0005522
Tidak ada komentar:
Posting Komentar