KARYA TULIS ILMIAH
PERANCANGAN GENERATOR ULTRASONIK SEBAGAI PEMBUNUH BAKTERI GRAM + DAN GRAM -
Oleh : Drs. I Made Satriya Wibawa,M.Si I Ketut Putra,S.Si.,M.Si
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA 2015
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Karya Ilmiah
: Perancangan Generator Ultrasonik Sebagai Pembunuh Bakteri Gram + dan Gram -. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------2. Ketua a.Nama lengkap dengan gelar : Drs. I Made Satriya Wibawa, M.Si. b.Pangkat/Golongan /NIP. : Pembina/ IV a / 196605191992101001 c.Jabatan : Lektor Kepala d.Fakultas : MIPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Jumlah Tim Peneliti : 2 orang 4. Anggota a.Nama lengkap dengan gelar : I Ketut Putra,S.Si., M.Si b.Pangkat/Golongan /NIP. : Penata /III c / 197003051998031002 c.Jabatan : Lektor d.Fakultas : MIPA --------------------------------------------------------------------------------------------------------5. Lokasi Penelitian : Lab. Gelombang dan Optik Jurusan Fisika FMIPA UNUD 6. Kerjasama a. Nama Instansi :7. Jangka Waktu Penelitian : 4 Bulan 8. Biaya Penelitian : Biaya Sendiri
Mengetahui,
Jimbaran,9 November 2015
Dekan FMIPA UNUD
Ketua
Drs.Ida Bagus Made Suaskara,M.Si NIP. 196606111997021001
Drs. I Made Satriya Wibawa, M.Si NIP.196605191992101001
i
ABSTRAK Telah dirancang generator ultrasonik sebagai pembunuh bakteri Gram + dan Gram - Range frekuensi yang dihasilkan oleh generator ultrasonik ini berkisar antara 50 kHz - 65 kHz. Dari hasil pengamatan selama 10 menit kematian bakteri yang ditimbulkan akibat radiasi gelombang ultrasonik terhadap variasi jarak dan frekuensi pada kerapatan 10-8 cfu/ml (coloni forming unit/ml) diperoleh persentase rata-rata kematian bakteri meningkat apabila jarak radiasi semakin dekat dan frekuensi yang digunakan semakin tinggi . Pada jarak radiasi 5 cm dengan frekuensi 50 kHz, 55 kHz, 60 kHz dan 65 kHz dapat membunuh bakteri Gram + sebesar 36,5 %, 40,5 %, 43,6 %, dan 47,2 %,. Pada jarak radiasi 10 cm dengan frekuensi 50 kHz, 55 kHz, 60 kHz dan 65 kHz dapat membunuh bakteri Gram + sebesar 34,3 %, 37,5 %, 40,2 %, dan 43,5 %,.Sedangkan persentase rata-rata kematian bakteri Gram - pada jarak radiasi 5 cm dengan frekuensi 50 kHz, 55 kHz, 60 kHz dan 65 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 50,3 %, 54,2 %, 59,1 %, dan 63,6 %,. Pada jarak radiasi 10 cm dengan frekuensi 50 kHz, 55 kHz, 60 kHz dan 65 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 47,7 %, 50,5 %, 54,1 %, dan 57,9 %,. Bakteri Gram + dan Gram - setelah diradiasi dengan gelombang ultrasonik mengalami kelainan sel yaitu terjadi pengecilan bentuk sel, dinding selnya pecah dan mengalami lysis (hilangnya cairan di dalam sel). Kata Kunci : Generator ultrasonik, bakteri Gram + dan Gram -, frekuensi. ABSTRAC
It has created an ultrasonic generator as a destroyer of E.Coli bacteria.The range of frequency that produced by this ultrasonic generator is around 40 kHz up to 50 kHz. From the observation of death of E.Coli bacteria which is impacted by the ultrasonic wave radiation to the frequency variant used at the closed rank of 10-8 cfu/ml ( coloni forming unit / ml ) has obtained that the percentage of E.Coli bacteria death everage is increasing as well as the increasing frequency had been used. At the frequency of 40 kHz able to destroy E.Coli bacteria at the amount of 9,3 %, at the frequency of 42 kHz able to destroy at the amount of 14,1 %, at the frequency of 45 kHz able to destroy at the amount of 26,1 %, at the frequency of 48 kHz able to destroy at the amount 29,7 % and at the frequency of 50 kHz able to destroy at the amount of 38,8 %.By checking the result ot colouring gram of bacteria, we found that the cell of E.Coli bacteria has changed after we doing a radiation to that bacteria by using ultrasonic wave , such as ; the shape of bacteria is getting smaller, partition of the cell is cracked and lysis is occured on it.
Key words : Ultasonic generator, E.Coli bacteria, frequency.
ii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN.............................................................................. i ABSTRAK...................................................................................................... ii DAFTAR ISI................................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 1 1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 2 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................... 2 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................. 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Resistor ................................................................................................... 3 2.2 Kapasitor ...........................................................................................
4
2.3 Dioda ....................................................................................................... 4 2.4 Transistor ................................................................................................. 5 2.5 Multivibrator Astabil ............................................................................... 5 2.6 Transduser Ultrasonik .............................................................................. 6 2.7 Gelombang Ultrasonik ............................................................................. 7 2.8 Bakteri ...................................................................................................... 8 2.8.1 Ciri-ciri Bakteri Gram Positif……………………………………..... 8 2.8.2 Ciri-ciri Bakteri Gram Negatif…………………………………... .. 9 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu ................................................................................. 10 3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................ 10 3.3 Prosedur Penelitian ................................................................................. 11 3.4 Analisa Data ........................................................................................... 17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kalibrasi Alat..................................................................................... 18. 4.1.1 Kalibrasi Osciloskop..................................................................... .. 18 4.1.2 Kalibrasi Generator Ultrasonik......................................................
18
4.2 Hasil Penelitian........................................................................................ 19
iii
4.3 Pembahasan............................................................................................
26
4.3.1 Generator Ultrasonik......................................................................
26
4.3.2 Hasil Penelitian..............................................................................
27
BAB V PENUTUP 5.1.Kesimpulan............................................................................................. DAFTAR PUSTAKA
iv
34
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dalam bidang sains, kini gelombang ultrasonik dapat diterapkan untuk mengendalikan perkembangan bakteri. Gelombang ultrasonik yang diradiasikan pada bakteri akan dapat merusak molekulmolekul protein dan asam nukleat , sehingga bakteri mengalami kematian. Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya maka didapatkan data sebagai berikut; Staphylococcus aureus diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik pada frekuensi 40 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 30,1%.[11] Salmonela sp. yang diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonic pada frekuensi 40 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 42,7%.[11] E.coli yang diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik pada frekuensi 50 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 38,8 %.[10] Bakteri berdasarkan strukutr dinding selnya dibedakan menjadi bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif. Staphylococcus aureus merupakan bakteri Gram positif anggota familia mikrococcaceae.Bakteri ini umumnya membentuk pigmen kuning keemasan, berbentuk bulat (kokus) dengan diameter O,5-1,25 um dan sel-selnya terdapat dalam kelompok seperti buah angur.[7]Sedangkan salmonela merupakan salah satu genus dari Enetrobacteriaceae yang bersifat Gram negatif. Bakteri ini berbentuk batang anaerobik fakultatif dan aerogenik. Salmonela dapat tumbuh pada suhu optimun 35-37oC.[7] Berdasarkan hal tersebut di atas maka pada penelitian ini penulis akan merancang suatu generator ultrasonik dengan frekuensi 50-65 kHz yang dapat digunakan untuk membunuh bakteri Gram positif dan Gram negatif .
1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan di atas, dapat dirumuskan beberapa masalah, yaitu: 1. Bagaimana cara merancang generator ultrasonik yang dapat digunakan untuk membunuh bakteri Gram positif dan Gram negatif ?
1
2. Berapa persentase kematian bakteri Gram positif dan Gram negatif terhadap variasi frekuensi yang digunakan? 3. Bagaimanakah bentuk sel bakteri Gram positif dan Gram negatif setelah diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik?
1.3 Batasan Masalah Pembahasan pada penelitian Tugas Akhir ini terbatas pada masalah penggunaan generator ultrasonik dengan frekuensi 50-65 kHz sebagai pembunuh bakteri dalam medium cair dengan menggunakan variasi frekuensi.
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Dapat merancang generator ultrasonik yang dapat digunakan sebagai pembunuh bakteri Gram positif dan Gram negatif 2. Dapat mengetahui berapa persen kematian bakteri Gram positif dan Gram negatif terhadap variasi frekuensi yang digunakan. 3. Dapat mengetahui bentuk sel bakteri Gram positif dan Gram negatif setelah diberi perlakuan gelombang ultrasonik.
1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Memperluas wawasan tentang penggunaan dan pemanfaatan gelombang ultrasonik. 2. Dapat diterapkan terutama untuk membunuh bakteri dalam sterilisasi ruangan bedah di rumah sakit.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Resistor[2] a. Pengertian Umum Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengatur kuat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian.Lambang untuk resistor ialah hurf R. Nilainya dinyatakan dengan cincin-cincin berwarna dalam ohm (Ω). Resistor dalam rangkaian. yang digunakan dalam elektronika dibagi dalam dua kategori utama yakni resistor linier dan resistor non linier. 1. Resistor liniear yang bekerja sesuai dengan hukum ohm 2. Resistor non liniear yang biasa dipakai, terdiri dari tiga jenis : -
Fototransistor : peka terhadap panas
-
Thermistor : peka terhadap sinar
atau
Gambar 2.1 Simbol Resistor[2]
b. Tanda Warna
Tabel 2.1 Kode warna resistor Warna
Ukuran
Toleransi (%)
Hitam
0
Cokelat
1
±1
Merah
2
±2
Jingga
3
Kuning
4
Hijau
5
Biru
6
Ungu
7
3
Abu
8
Putih
9
Emas
-
±5
Perak
-
± 10
Tidak berwarna
-
± 20
2.2 Kapasitor[2] Sebuah kapasitor disebut juga kondensator adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan-muatan listrik dalam waktu tertentu tanpa disertai reaksi kimia,. Kapasitor dinyatakan dalam ukuran farad (F). 1 farad adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik 1 coulomb apabila diberi tegangan 1 volt. Kapasitor memiliki struktur bahan yang berbeda dari komponen yang lain. Kapasitor terbuat dari plat metal yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelam, udara vakum, dan sebagainya. Beberapa jenis dari kapasitor yaitu: a. Kapasitor Variabel b. Kapasitor Elektrolit c. Kapasitor Non Elektrolit 2.3 Dioda[4] Dioda terbuat dari komponen semikonduktor yang memiliki dua kaki yaitu anoda dan katoda. Dimana sifat dari dioda hanya dapat mengalirkan arus dari kaki anoda ke kaki katoda, anoda dilambangkan dengan anak panah dan katoda dilambangkan dengan garis seperti ditunjukkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Simbol Dioda[4]
Beberapa kegunaan dari dioda adalah sebagai pengaman, penyearah, pembagi daya, dan pengatur tegangan. Adapun jenis-jenis dari dioda adalah sebagai berikut: Dioda Zener, Dioda Cahaya (LED), Dioda Photo, Dioda Varaktor, Dioda Schotky, Dioda Step-Recovery
2.4 Transistor[3] Transistor merupakan gabungan dari dua kata yaitu: transfer dan resistor. Transfer artinya perubahan atau pemindahan, dan resistor adalah tahanan atau hambatan sehingga bisa diartikan perubahan tahanan. Transistor
terbuat dari bahan atom
germanium, indium, silikon, dan arsenium. Pada dasarnya transistor merupakan gabungan tiga lapis dua jenis bahan semikonduktor tipe p dan tipe n, yaitu pnp dan npn. (c) p (b )
n p (e) a. pnp
(c) n (b )
p n (e) b. npn
Gambar 2.3 Simbol Transistor[3]
Perbedaan antara jenis transistor jenis pnp dengan jenis npn adalah aliran arusnya. Transistor jenis pnp, kolektor dan emitter merupakan bahan semikonduktor tipe p dan lapisan diantaranya merupakan bahan semikonduktor tipe n. transistor jenis npn, kolektor dan emitter merupakan bahan semikonduktor tipe n dan lapisan diantaranya merupakan bahan semikonduktor tipe p. 2.5 Multivibrator Astabil[5] Multivibrator astabil biasa disebut multivibrator kerja-bebas, karena tidak memerlukan sinyal masukan untuk mendapatkan suatu keluaran. Multivibrator ini mempunyai dua keadaan yaitu keadaan rendah atau keadaan tinggi, namun tidak stabil pada salah satu diantaranya. Dapat dikatakan bahwa multivibrator akan berada pada salah satu keadaannya selama sesaat dan kemudian berpindah kembali kekeadaan semula. Multivibrator ini menghasilkan deretan gelombang persegi yang kontinyu pada keluarannya. Salah satu contoh multivibrator astabil adalah IC 555.
Gambar 2.4 Bentuk Fisik IC 555[5]
IC 555 mempunyai dua fungsi yaitu sebagai multivibrator astabil dan multivibrator monostabil. IC 555 di dalamnya memuat dua pembanding, dua transistor, tiga tahanan yang sama, sebuah flip-flop, dan sebuah tingkat keluaran. Bentuk fisik dari IC 555 ditunjukkan pada gambar 2.1 yang terdiri dari dua paket kemasan, yaitu TO 99 dan DIP. IC ini memiliki delapan kaki. Pada gambar 2.1 menunjukkan bahwa kaki 1 sebagai ground, kaki 2 sebagai pemicu, kaki 3 sebagai keluaran, kaki 4 sebagai reset, kaki 5 sebagai tegangan pengendali, kaki 6 sebagai ambang, kaki 7 sebagai pengosongan, dan kaki 8 sebagai Vcc. 2.6 Transduser Ultrasonik[1] Pada sistem elektronik, gelombang ultrasonik biasanya dibangkitkan oleh suatu alat yang disebut sebagai transduser. Transduser ultrasonik ini biasanya terbuat dari bahan piezoelektrik. Bahan piezoelektrik merupakan kapasitor dengan dielektrik tertentu, sehingga apabila mendapat tegangan listrik, maka akan timbul tekanan pada kedua dindingnya. Sebaliknya apabila mendapat tekanan, maka pada kedua dinding akan timbul muatan listrik. Sifat bahan piezoelektrik ini diilustrasikan pada gambar 2.5. Transduser ultrasonik akan bekerja sebagai pemancar apabila bahan piezoelektrik diberi tegangan. Sebaliknya tranduser ultrasonik bekerja sebagai penerima apabila bahan piezoelektrik mendapat tekanan.
Perbedaan Tegangan
Tekanan
+
-
Tekanan
Gambar 2.5 Sifat Bahan Piezoelektrik[1] 2.7 Gelombang Ultrasonik[1] Frekuensi bunyi yang melebihi 20 kHz dikategorikan sebagai gelombang ultrasonik. Pada daerah frekuensi tersebut sudah tidak mampu didengar oleh telinga manusia. Ada yang menyatakan bahwa bunyi sepi/ tenang dinyatakan sebagai frekuensi ultrasonik, pernyataan ini tidak dapat dipakai karena tidak ada dasarnya. Karakteristik gelombang ultrasonik yang melalui medium mengakibatkan partikel bergetar dan berlangsung sepanjang arah penjalaran gelombang secara longitudinal, sehingga menyebabkan partikel medium membentuk rapatan dan regangan. Proses kontinyu yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam suatu medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik selama gelombang ultrasonik melaluinya. Dalam perambatannya, gelombang ultrasonik juga mengalami berbagai peristiwa yaitu: pemantulan, pembiasan, penyebaran dan hamburan. Terjadinya peristiwa pemantulan dan pembiasan dikarenakan gelombang ultrasonik merambat dari satu medium ke medium yang lain. Jenis gelombang yang mungkin terjadi tergantung pada jenis medium yang dilaluinya. Dalam zat padat kemungkinan terjadi gelombang longitudinal dan gelombang transversal, sedangkan di dalam zat cair hanya gelombang longitudinal yang mungkin terjadi dan pada permukaan bebas (ruang hampa) tidak mungkin terjadi baik gelombang longitudinal maupun gelombang transversal.
2.8 Bakteri Nama bakteri berasal dari kata „bakterion‟ (bahasa yunani) yang berarti tongkat atau batang. Sekarang nama tersebut dipakai untuk menyebut sekelompok mikroorganisme yang bersel satu, berkembangbiak dengan membelah diri, berukuran kecil sehingga dapat dilihat dengan menggunakan miskroskop.[6]Berdasarkan struktur dindig sel bakteri dapat digolongkan menjadi dua, bakteri Gram positif dan Gram negatif. Dinding sel sendiri berfungsi memberikan bentuk tertentu pada bakteri, untuk mengatur keluar masuknya zat kimia, serta memegang peranan dalam pembelahan sel.[8]
2.8.1 Ciri-ciri bakteri Gram positif
[9]
Bakteri gram + memiliki struktur dinding sel tebal 15-80 nm, berlapis tunggal. Komposisi dinding sel kandungan lipid 4%, peptidoglikan ada sebagai lapisan tunggal merupakan komponen utama lebih dari 50% berat kering pada beberapa sel, ada asam tekoat Kerentanan terhadap penisilin lebih rentan. Pertumbuhan dihambat dengan nyata oleh zat-zat warna dasar misal ungu violet. Persyaratan nutrisi relatif rumit pada spesies Resistensi terhadap gangguan fisik lebih resisten. Salah satu contoh bakteri gram + adalah Staphylococus aureus. Nama bakteri ini berasal dari kata “ Staphele”
yang berarti kumpulan dari angur, dan kata
“aureus” dalam bahasa latin yang berarti emas. Nama tersebut diberikan berdasarkan bentuk sel-sel bakteri tersebut jika dilihat dibawah mikroskop, dan warna keemasan yang terbentuk jika bakteri tersebut ditumbuhkan pada permukaan suatu Agar. Staphylococus aureus termasuk dalam familia mikrococcaceae, bakteri ini umumnya membentuk pigmen kuning keemasan, memproduksi koagulase, dan dapat mempermentasi glukosa dan mannitol dengan memproduksi asam dalam keadaan anaerobik. Bakteri ini bersifat anaerobik sangat lambat.[7] Sel bakteri berbentuk bulat (kokus) berukuran diameter 0,5 – 1,5 um, tidak membentuk spora, katalase positif, dan biasanya sel-selnya terdapat dalam kelompok seperti buah anggur.Akan tetapi , juga mungkin terdapat secara terpisah (tunggal), membentuk pasangan atau dalam jumlah 4 sel (tetrad). Suhu optimun
untuk pertumbuhannya 35-37oC. Staphylococus aureus hidup sebagai sapropit di dalam saluran-saluran lendir dari tubuh manusia dan hewan seperti hidung, mulut, dan tenggorokan, dan dapat dikeluarkan pada waktu batuk atau bersin.Bakteri ini juga dapat pada permukaan kulit, kelenjar keringat, dan saluran usus. Staphylococus aureus dapat menyebabkan bermacam-macam infeksi seperti jerawat dan bisul pada manusia.[7]
2.8.2 Ciri-ciri bakteri Gram negatif
[9]
Sruktur dinding bakteri Gram negatif tipis 10-15 nm,berlapis 3 (multi), Komposisi dinding sel kandungn lipid 22%, peptidoglikan ada didalam lapisan kaku sebelah dalam, jumlahnya sedikit merupakan 10% berat kering,tidak ada asam tekoat‟ Kurang rentan terhadap penisillin, pertumbuhan tidak dihambat oleh zat-zat warna dasar misal ungu violet. Kurang resisten terhadap gangguan fisik Salah satu contoh bakteri gram negatif adalah bakteri Salmonela. yang merupakan salah satu genus dari Enetrobacteriaceae, berbentuk batang , anaerob fakultatif dan aerogenik. Biasanya bersifat motile dan mempunyai flagella peritrikus. Kebanyakan strain bersifat aerogenik, dapat menggunakan sitrat sebagai sumber karbon. Bakteri ini dapat tumbuh pada suhu antar 5 – 47oC, dengan suhu optimun 35 – 37OC dan hidup secara anaerobik fakultatif, meragi glukosa dan manosa, tetapi tidak meragikan laktosa dan sukrosa, membentuk asam tetapi tidak membentuk gas. Salmonela adalah bakteri yang dapat menyebabkan gastrointesimal (gangguan perut ), dan demam tifus pada manusia.[7]
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Tempat penelitian dilakukan di dua laboratorium yang berbeda, yaitu laboratorium Gelombang dan Optik Jurusan Fisika dan laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA Universitas Udayana.
3.2 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi dua yaitu: a. Alat yang digunakan pada perancangan generator ultrasonik adalah: 1. Transduser pemancar ultrasonik. 2. Function generator 3. Osiloskop. 4. Multimeter. 5. Solder. 6. PCB. 7. Kabel. 8. Timah. b. Alat yang digunakan pada persiapan sampel bakteri Gram + dan Gram - adalah: 1. Cawan petri. 2. Tabung reaksi. 3. Pipet ukur 1 ml. 4. Rak tabung reaksi. 5. Stopwatch. 6. Pengaduk. 7. Kompor listrik. 8. Autoclaf. 9. Jarum (oose) 10. Inkubator. 10
Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Nutrient Agar (oxoid). 2. Nutrient Broth (oxoid). 3. Alkohol 96 %. 4. Aguades. 5. Kapas. 6. Tisu. 7. Aluminium foil. 8. Pewarna Gram.
Komponen Generator Ultrasonik. 1. IC 555
1 buah
2. Resistor 1,8 kΩ
1 buah
3. Resistor 15 kΩ
1 buah
4. Resistor 1 kΩ
1 buah
5. Resistor 220 Ω
2 buah
6. Kapasitor 680 pF
1 buah
7. Kapasitor 0,01 μF
1 buah
8. Kapasitor 1 μF
1 buah
9. Trimpot 10 kΩ
1 buah
10. Transistor 2SC9014
1 buah
11. Transistor BC559
1 buah
12. Dioda 1N4148
2 buah
13. Saklar ON/OFF
1 buah
14. catu daya 9 volt
1 buah
15. Transmitter ultrasonik
1 buah
3.3 Prosedur Penelitian Prosedur dalam penelitian ini dibagi menjadi lima tahap, yaitu: 1. Perancangan Generator Ultrasonik. 2. Persiapan perlakuan sampel.
3. Perlakuan sampel. 4. Pengambilan data. 5. Pewarnaan bakteri.
a.
Perancangan Generator Ultrasonik Rangkaian ini tersusun dari transduser ultrasonik yang diberi gelombang kotak dengan frekuensi berkisar 50-65 kHz. Gelombang kotak tersebut dihasilkan oleh rangkaian multivibrator astabil dengan menggunakan IC 555. Rancangan generator ultrasonik disusun berdasarkan skema rangkaian di bawah ini.
S1 T1
VR 4
R4
D1
8
7
R1
9V DC
IC 555
3
T2
6 2
R3 1
5
R2
Transmitter Ultrasonik
D2 R5
C1
C2
Gambar 3.1 Gambar Rangkaian[10]
b. Diagram Blok Diagram blok rangkaian ditunjukkan oleh gambar 3.2. Power Supply
Multivibrat or Astabil
Op-Amp
Gambar 3.2 Diagram Blok
Transmitter Ultasonik
c.
Cara Kerja Alat Ketika power supply sebagai pembangkit tenaga dihidupkan, maka multivibrator astabil akan bekerja menghasilkan suatu deretan gelombang persegi. Karena gelombang yang dihasilkan oleh multivibrator astabil ini masih sangat lemah, maka dibutuhkan suatu penguat operasional untuk menghasilkan gelombang keluaran yang besar.
d. Persiapan Perlakuan Sampel Langkah-langkah persiapan meliputi sterilisasi alat dan bahan, pembuatan media, peremajaan bakteri, dan membuat suspensi bakteri Gram positif dan Gram negatif. Sterilisasi alat dan bahan. Sterilisasi dilakukan menggunakan autoclaf pada suhu 1210 C dan tekanan 2 atm (atmosfir) yang bertujuan untuk membunuh semua mikroorganisme yang terdapat pada semua bahan dan alat yang akan dipakai dalam penelitian. Hal ini untuk menghindari terkontaminasi dengan mikroorganisme lain. a. Pembuatan media Langkah pembuatan media sebagai berikut: 1. Nutrient Agar ditimbang sesuai dengan keperluan kemudian dimasukkan ke dalam beaker glass untuk dilarutkan dengan aquades. Adapun ketentuan pengenceran media adalah 23 g/l, ini berarti tiap 5,75 g Nutrient Agar dilarutkan ke dalam 250 ml aquades. 2. Larutan dipanaskan dengan kompor listrik sambil diaduk-aduk, setelah mendidih diangkat kemudian ditutup dengan kapas dan dibungkus aluminium foil, selanjutnya disterilisasi dengan autoclaf. 3. Langkah selanjutnya media diambil dan dibiarkan hingga suhunya turun sampai sekitar ± 500 C, media telah siap digunakan.
b. Peremajaan bakteri bakteri Gram positif dan Gram negatif Untuk mendapatkan bakteri Gram positif dan Gram negatif usia muda dilakukan cara peremajaan sebagai berikut: 1. Menimbang Nutrient Broth sesuai dengan keperluan kemudian dilarutkan dengan aquades sesuai dengan aturan.
2. Larutan dipanaskan sambil diaduk-aduk sampai mendidih kemudian diangkat. Media yang sudah mendidih dituangkan kedalam beberapa tabung reaksi dan suhunya dibiarkan turun. Setelah suhunya turun, tabung reaksi ditutup dengan kapas dan selanjutnya dibungkus dengan plastik untuk disterilisasi di autoclaf. 3. Setelah steril dan dingin, dimasukkan 1 ose kultur murni bakteri. Gram positif dan Gram negatif selanjutnya diinkubasi selama 24 jam dan siap digunakan. c. Pembuatan suspensi bakteri Gram positif dan Gram negatif Menyiapkan 8 tabung reaksi yang telah berisi aquades steril masing-masing 9 ml. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan konsentrasi tertentu yang mana jumlah koloni nantinya memenuhi syarat hitung statistik. Konsentrasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 10-8. Diagram alir pengambilan data ditunjukkan oleh gambar berikut.
Gambar 3.5 Diagram Alir Pengambilan Data
Bakteri Gram positif dan Gram negatif dari hasil peremajaan yang berumur sekitar 24 jam diambil 1 ml secara aseptik. Kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi aquades steril 9 ml, tabung reaksi ini dikocok-kocok
supaya bakteri
merata (homogen). Kemudian dari tabung reaksi ini dipipet
sebanyak 1 ml untuk dimasukkan kedalam tabung kedua yang berisi aquades 9 ml dan seterusnya sampai tabung ke delapan. Selanjutnya suspensi dari tabung ke delapan ini dipipet sebanyak 1 ml untuk dimasukkan ke dalam cawan petri yang nantinya akan diradiasi dengan gelombang ultrasonik.
e.
Perlakuan Sampel Langkah-langkah dalam perlakuan sampel adalah sebagai berikut: 1. Sampel yang telah disiapkan di atas kemudian diberikan perlakuan radiasi gelombang ultrasonik dengan berbagai macam variasi frekuensi. 2. Suspensi dengan konsentrasi 10-8 dari tabung reaksi yang telah dituang ke dalam cawan petri secara aseptik, masing-masing diradiasi dengan gelombang ultrasonik dengan variasi frekuensi antara 50 kHz sampai dengan 65 kHz pada jarak 5 cm dan 10 cm dari transmitter ultrasonik selama 10 menit. 3. Percobaan ini diulangi sebanyak 3 kali.
f.
Pengambilan Data Untuk mengetahui persentase kematian dari bakteri Gram positif dan Gram negatif maka, bakteri Gram positif dan Gram negatif sebelum dan sesudah diradiasi masing-masing dituangi media Nutrient Agar yang bersuhu ± 500 C. Setelah padat, diinkubasi selama 2x24 jam dengan posisi terbalik. Selanjutnya jumlah koloni bakteri Gram positif dan Gram negatif yang tumbuh dihitung. Persentase kematian bakteri Gram positif dan Gram negatif dihitung dengan menggunakan rumus:
P
A x100% ................................ (3.1) Y
Dengan: P = Persen kematian bakteri bakteri Gram positif dan Gram negatif A = Selisih antara jumlah koloni sebelum dan sesudah radiasi. Y = Jumlah koloni sebelum radiasi.
g.
Pewarnaan Bakteri Gram positif dan Gram negatif Bakteri Gram positif dan Gram negatif diwarnai menggunakan metode pewarnaan Gram. Pewarnaan Gram merupakan pewarnaan yang sangat umum dalam bidang bakteriologi. Langkah-langkah pewarnaan Gram adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan alat dan bahan yang meliputi, sampel bakteri sebelum dan sesudah diradiasi, larutan kristal violet, larutan garam iodine, alkohol 95 %, larutan safranin, dan kaca objek. 2. Buat apusan bakteri pada kaca objek yang kering dan bersih. 3. Fiksasi (keringkan) di atas nyala api bunsen atau di udara. 4. Warnai dengan larutan kristal violet selama 1-1,5 menit. 5. Cuci dengan air suling. 6. Tetesi dengan larutan garam iodine, dan biarkan selama 1 menit. 7. Cuci dengan larutan alkohol 95 % sampai warnanya terhapus, biasanya selama 30 detik. 8. Cuci dengan air. 9. Warnai dengan safranin atau karbol fuhsin selama 5-15 menit. 10. Cuci dengan air, buang kelebihan air dengan menggunakan kertas hisap, tanpa menggosok sediaan. 11. Keringkan di udara atau di atas nyala api bunsen. 12. Amati di bawah mikroskop dengan pembesaran 100x (pakai minyak emersi)
3.4 Analisa Data Dari data yang diperoleh selanjutnya akan ditentukan: a. Nilai rata-rata bakteri. Bakteri Gram positif dan Gram negatif yang terpengaruh untuk tiap frekuensi adalah:
X
X
i
...........................(3.2)
n
Dengan: X = Nilai rata-rata pengamatan. Xi = Hasil pengamatan. n = Jumlah sampel. b. Menentukan standar deviasi dengan rumus:
S
(X
i
X)
n(n 1)
Dengan: S = Standar deviasi.
2
...........................(3.3)
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Kalibrasi Alat 4.1.1 Kalibrasi Osiloskop Osiloskop yang akan digunakan untuk pembacaan frekuensi harus dikalibrasi supaya data yang ditampilkan tepat dan akurat. Osiloskop dikalibrasi dengan menggunakan function generator yang hasilnya ditunjukkan oleh gambar 4.1.
Keterangan:
Volt/Div = 5 Volt/Div Time/Div = 10 μs/Div T (Periode) = 25 μs f (Frekuensi) = 40 kHz
Gambar 4.1 Tampilan Hasil Kalibrasi Osiloskop 4.1.2 Kalibrasi Generator Ultrasonik Kalibrasi generator ultrasonik bertujuan untuk mendapatkan besarnya frekuensi yang akan digunakan dalam penelitian yaitu 50 Khz, 55 Khz, 60 Khz, dan 65 Khz Setelah mendapatkan frekuensi yang diinginkan, maka generator ultrasonik telah siap digunakan untuk membunuh bakteri Gram + dan Gram -.
Gambar 4.2 Kalibrasi Generator Ultrasonik.
18
4.2 Hasil Penelitian Dari hasil penelitian didapatkan beberapa data pengamatan yang dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.1 Hasil pengamatan kematian bakteri Gram + akibat radiasi gelombang ultrasonik terhadap variasi frekuensi pada kerapatan 10-8 cfu/ml pada jarak radiasi 5 cm Frekuensi
Y
Y‟
X
(kHz)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
123
78
45
130
86
44
3
120
73
47
39,2
1
122
74
48
39,3
118
68
50
3
120
72
48
40
1
128
70
58
45,3
130
75
55
3
125
71
54
43,2
1
145
76
69
47,6
130
70
60
135
70
65
Pengulangan 1 2
2
2
2
50
55
60
65
3
X
% Kematian
% Rata-
(cfu/ml)
Bak. Gram+
rata
36,6 45,3
48,6
55,6
64,7
33,8
42,3
42,3
46,1
36,5
40,5
43,6
47,2
48,1
Tabel 4.2 Hasil pengamatan kematian bakteri Gram + akibat radiasi gelombang ultrasonik terhadap variasi frekuensi pada kerapatan 10-8 cfu/ml jarak radiasi 10cm Frekuensi
Y
Y‟
X
X
% Kematian
% Rata-
(kHz)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
Bak. Gram+
rata
119
80
39
123
80
43
3
130
84
46
35,3
1
128
80
48
37,5
120
76
44
3
122
75
47
38,5
1
128
75
53
41,4
135
83
52
3
130
77
53
40,7
1
150
83
67
44,6
145
83
62
152
86
66
Pengulangan 1 2
2
2
2 3
50
55
60
65
32,7 42,6
46,3
52,6
65
34,9
36,6
38,5
42,7 43,4
34,3
37,5
40,2
43,5
Tabel 4.3 Hasil pengamatan kematian bakteri Gram - akibat radiasi gelombang ultrasonik terhadap variasi frekuensi pada kerapatan 10-8 cfu/ml pada jarak radiasi 5 cm Frekuensi
Y
Y‟
X
(kHz)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
92
47
45
100
51
49
3
102
48
54
52,9
1
124
55
69
55,6
100
47
53
3
120
55
65
54,1
1
152
59
93
61,2
145
59
85
3
148
63
85
57,4
1
155
57
98
63,2
150
55
95
149
53
96
Pengulangan 1 2
2
2
2
50
55
60
65
3
X
% Kematian
% Rata-
(cfu/ml)
Bak. Gram+
rata
48,9 49,3
62,3
87,6
96,3
49
53
58,6
63,3
50,3
54,2
59,1
63,6
64,4
Tabel 4.4 Hasil pengamatan kematian bakteri Gram - akibat radiasi gelombang ultrasonik terhadap variasi frekuensi pada kerapatan 10-8 cfu/ml jarak radiasi 10 cm Frekuensi
Y
Y‟
X
X
% Kematian
% Rata-
(kHz)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
(cfu/ml)
Bak. Gram+
rata
105
55
50
92
49
43
3
102
52
50
49
1
120
59
61
50,8
124
60
64
3
118
60
58
49,2
1
144
67
77
53,4
152
69
83
3
149
68
81
54,3
1
155
65
90
58
149
67
88
158
64
94
Pengulangan 1 2
2
2
2 3
50
55
60
65
Keterangan: Y = Bakteri Gram + sebelum radiasi X = Kematian bakteri Gram + Y‟ = Bakteri Gram + sesudah radiasi X = Rata-rata kematian bakteri Gram +
47,6 47,6
61
80,3
90,6
46,7
51,6
54,6
56,7 59,4
47,7
50,5
54,1
57,9
Untuk standar deviasi dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan 3.3 seperti ditunjukkan oleh tabel bawah ini.
Tabel 4.5 Hasil perhitungan standar deviasi gram + jarak radiasi 5 cm Pengulangan
Frekuensi (kHz)
1
X (cfu/ml)
X (cfu/ml)
∑ (Xi - X )2
S2
45,3
4,67
0,778
48,6
2,68
0,447
55,6
8,68
1,47
64,7
40,67
6,778
45
2
50
44
3
47
1
48
2
55
50
3
48
1
58
2
60
55
3
54
1
69
2
65
3
60 65
Tabel 4.6 Hasil perhitungan standar deviasi gram + jarak radiasi 10 cm Pengulangan
Frekuensi (kHz)
1 2
X (cfu/ml)
50
43 46
1
48 55
44
3
47
1
53
2
60
52
3
53
1
67
2 3
∑ (Xi - X )2
S2
42,6
24,68
4,113
46,3
8,67
1,445
52,6
0,68
0,113
65
14
2,333
39
3
2
X (cfu/ml)
65
62 66
Tabel 4.7 Hasil perhitungan standar deviasi gram - jarak radiasi 5 cm Frekuensi
Pengulangan
(kHz)
X (cfu/ml)
1
X (cfu/ml)
∑ (Xi - X )2
S2
49,3
40,67
6,778
62,3
138,67
23,116
87,6
42,68
7,113
96,3
4,67
0,778
45
2
50
49
3
54
1
69
2
55
53
3
65
1
93
2
60
85
3
85
1
98
2
65
95
3
96
Tabel 4.8 Hasil perhitungan standar deviasi Gram - jarak radiasi 10 cm Frekuensi
Pengulangan
(kHz)
X (cfu/ml)
1
X (cfu/ml)
∑ (Xi - X )2
S2
47,6
32,68
5,447
61
18
3
80,3
18,67
3,116
90,6
18,68
3,113
50
2
50
43
3
50
1
61
2
55
64
3
58
1
77
2
60
83
3
81
1
90
2
65
3
88 94
Keterangan: X dan X
= Kematian dan rata- rata kematian bakteri E.coli. 2
∑ (Xi - X ) = Jumlah kuadrat (kematian – rata-rata kematian) bakteri E.coli. S
= Standar deviasi.
23
(a)
Gambar 4.3
(b).
(a). Koloni Bakteri Gram + (kerapatan 10-8) Yang Tidak Diradiasi Dengan Gelombang Ultrasonik. (b). Koloni Bakteri Gram + (Kerapatan 10-8) Yang Telah Diradiasi Dengan Gelombang Ultrasonik Dengan Frekuensi 50 kHz. Pada gambar 4.3 (a) dapat dilihat bahwa pada sampel bakteri Gram + yang tidak diradiasi dengan gelombang ultrasonik jumlah populasi (koloni) bakteri yang tumbuh dalam media sangat banyak yaitu sebanyak 123 cfu/ml. Sedangkan pada gambar 4.3(b). untuk yang diberi perlakuan gelombang ultrasonik pada frekuensi 50 kHz jumlah koloni bakteri Gram + yang tumbuh pada media terlihat lebih sedikit yaitu sebanyak 45 cfu/ml
(a)
Gambar 4.4
(b).
(a). Koloni Bakteri Gram - (kerapatan 10-8) Yang Tidak Diradiasi Dengan Gelombang Ultrasonik. (b). Koloni Bakteri Gram - (Kerapatan 10-8) Yang Telah Diradiasi Dengan Gelombang Ultrasonik Dengan Frekuensi 50 kHz. Pada gambar 4.4 (a) dapat dilihat bahwa pada sampel bakteri Gram - yang tidak diradiasi dengan gelombang ultrasonik jumlah populasi (koloni) bakteri yang tumbuh dalam media sangat banyak yaitu sebanyak 102 cfu/ml. Sedangkan pada gambar 4.4 (b). Untuk yang diberi perlakuan gelombang ultrasonik pada frekuensi 50 kHz jumlah
koloni bakteri Gram + yang tumbuh pada media terlihat lebih sedikit yaitu sebanyak 54 cfu/ml
Gambar 4.5 Bakteri Gram + Yang Tidak Diradiasi (pembesaran 100,10x) Dengan Pewarnaan Gram Pada gambar 4.5 dengan pengamatan menggunakan mikroskop, pembesaran 100,10x dan dengan pewarnaan Gram bakteri dapat dilihat bahwa sel bakteri Gram + yang tidak diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik sel normalnya berbentuk bulat dengan cairan didalam selnya yang masih utuh dan berwarna pekat.
Gambar 4.6 Bakteri Gram – yang tidak diradiasi (pembesaran 100x) Dengan pewarnaan gram
Pada gambar 4.6 dengan pengamatan menggunakan mikroskop, pembesaran 100,10x dan dengan pewarnaan Gram bakteri dapat dilihat bahwa sel bakteri Gram + yang tidak diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik sel normalnya berbentuk batang dengan cairan didalam selnya yang masih utuh dan berwarna pekat.
(a)
(b)
Gambar 4.7 Gram + Yang Diradiasi (pembesaran 100,10x) Dengan Pewarnaan Gram (a).Sel Gram + Mengecil, (b). Sel Gram + Mengalami Lysis
Pada gambar 4.7 dengan pengamatan menggunakan mikroskop, pembesaran 100,10x dan dengan pewarnaan Gram bakteri dapat dilihat bahwa sel bakteri Gram + yang diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik pada frekuensi 50 kHz dengan waktu 10 menit dan jarak 10 cm ukuran selnya mengecil dan dinding selnya pecah yang menyebabkan cairan di dalam selnya hilang (lysis).
(a) (b)
Gambar 4.8 Bakteri Gram – Yang Telah Diradiasi Gelombang Ultrasonik Dengan Waktu 10 menit dan Frekuensi 50 kHz (pembesaran 100,10x) Dengan Pewarnaan Gram. (a).Sel Gram + Mengecil, (b). Sel Gram + Mengalami Lysis
Pada gambar 4.8 dengan pengamatan menggunakan mikroskop, pembesaran 100,10x dan dengan pewarnaan Gram bakteri dapat dilihat bahwa sel bakteri Gram yang diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik pada frekuensi 50 kHz dengan waktu 10 menit dan jarak 10 cm ukuran selnya mengecil dan dinding selnya pecah yang menyebabkan cairan di dalam selnya hilang (lysis).
4.3 Pembahasan 4.3.1 Generator Ultrasonik IC 555 bekerja sebagai multivibrator astabil dan menghasilkan gelombang kotak. Tegangan 9V memicu kerja IC 555. Frekuensi osilasi yang dihasilkan oleh rangkaian multivibrator astabil dapat diperoleh dari RA (VR+R1), RB (R2), dan C1. Generator ultrasonik ini bekerja pada range frekuensi antara 50 kHz sampai 65 kHz. Dari hasil kalibrasi diperoleh frekuensi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 50kHz, 55 kHz, 60kHz, dan 65 kHz.
4.3.2 Hasil Penelitian Dari hasil pengamatan kematian bakteri Gram + akibat radiasi gelombang ultrasonik pada jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi dengan kerapatan 10-8 cfu/ml (tabel 4.1) didapatkan persentase kematian bakteri Gram + pada frekuensi 50 kHz adalah 36,5 %, pada frekuensi 55 kHz adalah 40,5 %, pada frekuensi 60 kHz adalah 43,6 %, dan pada frekuensi 65 kHz adalah 47,2 %.. Pada tabel tersebut juga didapatkan rata-rata kematian bakteri Gram + pada frekuensi 50 kHz berjumlah 45,3 cfu/ml, frekuensi 55 kHz berjumlah 48,6 cfu/ml, frekuensi 60 kHz berjumlah 55,6 cfu/ml, dan frekuensi 65 kHz berjumlah 64,7 cfu/ml Grafik hubungan rata-rata kematian bakteri Gram + pada jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi yang digunakan dapat ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Rata-rata Kematian (%)
Grafik Pe rs e ntas e Rata-rata Ke m atian Bak te ri Gram + Jarak Radias i 5 cm 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
40.5
36.5
50
55
47.2
43.6
60
65
Fre k ue ns i (k Hz)
Gambar 4.9 Grafik Persentase Rata-rata Kematian Bakteri Gram + Pada Jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi
Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram + Jarak Radiasi 5 cm
Rata-rata kematian (cfu/ml)
70
64.7
60
55.6
50
48.6
45.3
40 30 20 10 0 50
55
60
65
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.10 Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram + Pada Jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi
Dari hasil pengamatan kematian bakteri Gram + akibat radiasi gelombang ultrasonik pada jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi dengan kerapatan 10-8 cfu/ml (tabel 4.1) didapatkan persentase kematian bakteri Gram + pada frekuensi 50 kHz adalah 34,3 %, pada frekuensi 55 kHz adalah 37,5 %, pada frekuensi 60 kHz adalah 40,2 %, dan pada frekuensi 65 kHz adalah 43,5 %, Pada tabel tersebut juga didapatkan rata-rata kematian bakteri Gram + pada frekuensi 50 kHz berjumlah 42,6 cfu/ml, frekuensi 55 kHz berjumlah 46,3 cfu/ml, frekuensi 60 kHz berjumlah 52,6 cfu/ml, dan frekuensi 65 kHz berjumlah 65 cfu/ml. Grafik hubungan rata-rata kematian bakteri Gram + pada jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi yang digunakan dapat ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Rata-rata kematian (%)
Grafik Persentase Rata-rata Kem atian Bakteri Gram + jarak radiasi 10 cm 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
34.3
50
43.5
40.2
37.5
55
60
65
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.11 Grafik Persentase Rata-rata Kematian Bakteri Gram + Pada Jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi
Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram + jarak radiasi 10 cm Rata-rata Kematian (cfu/ml)
70
65
60 50
42.6
40
52.6
46.3
30 20 10 0 50
55
60
65
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.12 Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram + Pada Jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi
Dari hasil pengamatan kematian bakteri Gram - akibat radiasi gelombang ultrasonik pada jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi dengan kerapatan 10-8 cfu/ml (tabel 4.1) didapatkan persentase kematian bakteri Gram - pada frekuensi 50 kHz adalah 50,3 %, pada frekuensi 55 kHz adalah 54,2 %, pada frekuensi 60 kHz adalah 59,1 %, dan pada frekuensi 65 kHz adalah 63,6 %, Pada tabel tersebut juga didapatkan rata-rata kematian bakteri Gram - pada frekuensi 50 kHz
berjumlah 49,3 cfu/ml, frekuensi 55 kHz berjumlah 62,3 cfu/ml, frekuensi 60 kHz berjumlah 87,6 cfu/ml, dan frekuensi 65 kHz berjumlah 96,3 cfu/ml Grafik hubungan rata-rata kematian bakteri Gram - pada jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi yang digunakan dapat ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Rata-rata kematian (%)
Grafik Pe rs e ntas e Rata-rata Ke m atian Bak te ri Gram - Jarak Radias i 5 cm 70 60
54.2
50.3
50
63.6
59.1
40 30 20 10 0
50
55
60
65
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.13 Grafik Persentase Rata-rata Kematian Bakteri Gram - Pada Jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi -
Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram Jarak radiasi 5 cm
Rata-rata kematian (cfu/ml)
120 100
96.3
87.6
80
62.3
60
49.3
40 20 0
50
55
65
70
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.14 Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram – Pada Jarak 5 cm terhadap variasi frekuensi
Dari hasil pengamatan kematian bakteri Gram - akibat radiasi gelombang ultrasonik pada jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi dengan kerapatan 10-8 cfu/ml (tabel 4.1) didapatkan persentase kematian bakteri Gram - pada frekuensi 50 kHz adalah 47,7 %, pada frekuensi 55 kHz adalah 50,5 %, pada frekuensi 60 kHz adalah 54,1 %, dan pada frekuensi 65 kHz adalah 57,9 %, Pada tabel tersebut juga didapatkan rata-rata kematian bakteri Gram - pada frekuensi 50 kHz berjumlah 47,6 cfu/ml, frekuensi 55 kHz berjumlah 61 cfu/ml, frekuensi 60 kHz berjumlah 80,3 cfu/ml, dan frekuensi 65 kHz berjumlah 90,6 cfu/ml Grafik hubungan rata-rata kematian bakteri Gram - pada jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi yang digunakan dapat ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Grafik Persentase Rata-rata Kematian Bakteri Gram Jarak Radiasi 10 cm
Rata-rata Kematian (%)
70 60 50
50.5
47.7
57.9
54.1
40 30 20 10 0 50
55
60
65
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.15 Grafik Persentase Rata-rata Kematian Bakteri Gram – Pada Jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi
Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram Jarak Radiasi 10 cm
Rata-rata Kematian (cfu/ml)
100 90.6
80
80.3 61
60 47.6
40 20 0 50
55
60
65
Frekuensi (kHz)
Gambar 4.16 Grafik Rata-rata Kematian Bakteri Gram - Pada Jarak 10 cm terhadap variasi frekuensi
Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa persentase rata-rata kematian bakteri Gram + dan Gram - meningkat sebanding dengan kenaikan frekuensi. Demikian halnya dengan rata-rata kematian bakteri Gram +, semakin besar frekuensi yang digunakan maka semakin besar pula rata-rata kematian bakteri yang ditimbulkan. Pengaruh jarak radiasi gelombang ultrasonik ke sampel, semakin dekat jarak radiasi maka tingkat persentase kematian bakteri semakin meningkat. Hal ini disebabkan intensitas yang diterima oleh sampel cukup tinggi. Intensitas bunyi yang diterima oleh sampel sebanding dengan energi bunyi yang diterima oleh sampel, jadi semakin tinggi frekuensi bunyi yang digunakan maka semakin tinggi pula energi bunyi yang diterima oleh sampel tersebut. Dengan tingginya energi bunyi, maka persentase kematian bakteri Gram + dan Gram - juga semakin besar.
Hal ini menyebabkan efek energi
gelombang
ultrasonik pada bakteri tersebut semakin kuat. Efek energi tersebut kemungkinan dapat berupa getaran (vibrasi) atau stess mekanik yang kuat pada sel bakteri Gram + dan Gram - sehingga menyebabkan terjadinya koagulasi (penggumpalan) protein dan merusak asam nukleat bakteri tersebut. Adanya kerusakan pada sel bakteri ini akan mengakibatkan bakteri mati. Dari hasil pengamatan jumlah koloni bakteri yang tumbuh pada media dan hasil pewarnaan Gram bakteri terlihat bahwa
ada perbedaan yang signifikan antara bakteri yang diberi perlakuan radiasi gelombang ultrasonik dengan bakteri yang tidak diberi perlakuan radiasi. Dari hasil pewarnaan Gram, bakteri Gram + dan Gram - yang telah diradiasi dengan gelombang ultrasonik menunjukkan bahwa pada sel bakteri memperlihatkan adanya kelainan bentuk sel yaitu terjadi penyusutan bentuk sel, dinding selnya pecah dan mengalami lysis (hilangnya cairan di dalam sel) .
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pengamatan yang dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu: 1. Telah dirancang generator ultrasonik yang dapat digunakan sebagai pembunuh bakteri bakteri Gram + dan bakteri Gram – yang mempunyai range frekuensi berkisar antara 50 kHz – 65 kHz. 2. Dari hasil pengamatan kematian bakteri Gram + yang ditimbulkan akibat radiasi gelombang ultrasonik dengan variasi jarak dan variasi frekuensi yang digunakan selama 10 menit pada kerapatan 10-8 cfu/ml diperoleh persentase rata-rata kematian bakteri Gram + yang ditimbulkan meningkat sebanding dengan kenaikan frekuensi yang digunakan. Pada jarak radiasi 5 cm frekuensi 50 kHz dapat membunuh bakteri Gram + sebesar 36,5 %, pada frekuensi 55 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 40,5 %, pada frekuensi 60 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 43,6 %, dan pada frekuensi 65 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 47,2 %,. Pada jarak radiasi 10 cm frekuensi 50 kHz dapat membunuh bakteri Gram + sebesar 34,3 %, pada frekuensi 55 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 37,5 %, pada frekuensi 60 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 40,2 %, dan pada frekuensi 65 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 43,5 %,. 3.
Dari hasil pengamatan kematian bakteri Gram - yang ditimbulkan akibat radiasi gelombang ultrasonik dengan variasi jarak dan variasi frekuensi yang digunakan selama 10 menit pada kerapatan 10-8 cfu/ml diperoleh persentase rata-rata kematian bakteri Gram - yang ditimbulkan meningkat sebanding dengan kenaikan frekuensi yang digunakan. Pada jarak radiasi 5 cm frekuensi 50 kHz dapat membunuh bakteri Gram - sebesar 50,3 %, pada frekuensi 55 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 54,2 %, pada frekuensi 60 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 59,1 %, dan pada frekuensi 65 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 63,6 %,. Pada jarak radiasi 10 cm frekuensi 50 kHz dapat membunuh bakteri Gram - sebesar 47,7 %, pada frekuensi 55 kHz dapat membunuh bakteri
34
sebesar 50,5 %, pada frekuensi 60 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 54,1 %, dan pada frekuensi 65 kHz dapat membunuh bakteri sebesar 57,9 %,. 4.
Gram + dan bakteri gram - setelah diradiasi dengan gelombang ultrasonik mengalami kelainan sel yaitu terjadi pengecilan bentuk sel, dinding selnya pecah dan mengalami lysis (hilangnya cairan di dalam sel).
DAFTAR PUSTAKA
1.
Blocher Richard, Dasar Elektronika, Penerbit ANDI, Yogyakarta, 2003.
2.
Coughlin, R.F., dan Driscoll, F.F., Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linier, Erlangga, 1992.
3.
28 Dwijdjoseputro, Dasar-Dasar Mikrobiologi, Penerbit Djambatan,1998.
4.
Dewi K., Pengaruh Gelombang Ultrasonik Terhadap Pertumbuhan Bakteri Staphylococcus aureus dan Salmonella sp., Jurusan Biologi FMIPA, Universitas Udayana, 2004.
5.
Gabriel J.F, Fisika Lingkingan, Hipokrates, Jakarta , 2001.
6.
Irmanjaya, Perancangan Generator Ultrasonik Sebagai Pembunuh Bakteri E.coli, Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Udayana, 2007.
7.
Kawuri R., Bahan Ajar Mikrobiologi, Lab Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA, Universitas Udayana.
8.
Supardi Imam, Mikrobiologi Dalam Pengolahan Dan Keamanan Pangan, Penerbit Alumni, Bandung, 1999.
9.
Waluyo Lud, Mikrobiologi Umum, Penerbit Universitas Muhammadiyah, Malang, 2004.
10.
Woollard Barry, Elektronika Praktis, PT Pradnya Paramita, 2003.
11.
Zamidra Zam Efvy, Transistor, Penerbit INDAH, Jakarta, 2004.
36
