ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN WAKTU PAPARAN GELOMBANG ULTRASONIK UNTUK INAKTIVASI BAKTERI Streptococcus mutans SECARA IN VITRO
SKRIPSI
VIVIN FASHIHATIL HARFIYYAH
PROGRAM STUDI S1 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2016
SKRIPSI
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
ii
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
iii
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga. Diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kaidah ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.
SKRIPSI
iv
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI
v
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi dengan judul OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN WAKTU PAPARAN GELOMBANG ULTRASONIK UNTUK INAKTIVASI BAKTERI Streptococcus mutans SECARA IN VITRO. Skripsi ini merupakan salah satu syarat akhir untuk menempuh gelar Sarjana Sains (S.Si.) pada program studi Fisika Fakultas Sains dan teknologi, Universitas Airlangga. Skripsi ini disusun guna untuk melaporkan penelitian yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur, waktu, dan dosis optimal paparan gelombang ultrasonilk untuk inaktivasi bakteri Sreptococcus mutans secara in-vitro. Penyusunan naskah skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan banyak terimakasih kepada: 1. Drs. Siswanto, M.Si, selaku Kepala Departemen Fisika Universitas Airlangga sampai dengan masa jabatan tahun 2015, yang telah mengesahkan secara resmi judul penelitian sebagai bahan penulisan skripsi sehingga penulisan skripsi berjalan lancar. 2. Dr. Moh Yasin, selaku Kepala Departemen Fisika Universitas Airlangga periode 2015-sekarang sekaligus dosen wali bagi penulis yang telah membimbing penulis selama menjadi mahasiswa.
SKRIPSI
vi
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
3. Dr. Suryani Dyah Astuti, M.Si. selaku pembimbing I yang bersedia dengan sabar meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing dan memberikan ilmu sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan naskah skripsi ini. 4. Andi Hamim Zaidan, M.Si, Ph.d. selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan tenaga untuk membimbing dan mengarahkan penulis untuk menyelesaikan penelitian dan penyusunan naskah skripsi dengan baik dan benar. 5. Seluruh dosen departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknolgi Universitas Airlangga, yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu, yang telah memberikan ilmu yang sangat bermanfaat bagi penulis. 6. Ayah dan Ibu yang selalu memberikan dukungan penuh. Baik berupa doa, biaya, dan semangat sehingga menjadikan penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi. 7. Moh. Jamaluddin Hidayat, satu-satunya saudara kandung yang selalu mendoakan dan memberi semangat kepada penulis. 8. Geng ‘KELES’ (Shofwah, Meilanny Dyah Kumala Putri, Pradianti Andrica, Hemas Fitra Diena) yang selalu memberikan hiburan kepada penulis dan saling mendukung satu sama lain selama penelitian dan penyusunan naskah skripsi. 9. Teman-teman Fisika dan Teknobiomedik yang memiliki bidang yang sama dalam penelitian (Indira Wastu Widya, Tirta Amerta Efendi, Brahma Indra
SKRIPSI
vii
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Prasaja, Nobby Monica Khaterine, Ika Ningtyas, Nike Dwi GD. Vivi Sumanti Victory,
Ahmad
Faizin
Alma,
Primasari
Cahya
Wardhani,
Tanti
Chrissanintyas, Bhintari Sakti PNN) yang banyak membantu penulis dalam penelitian dan penyusunan naskah skripsi. 10. Keluarga Fisika 2011 yang telah saling mendukung selama kurang lebih 4 tahun dan saling memotivasi dalam pengerjaan penelitian dan penyusunan naskah skripsi. 11. Keluara kos Griya Anisa (Mbak Fian, Mbak itsna, Mbak Estee, Ninik, Shofwah, Tika, Mawa, April, Mbak Valin, Citra, Erdine, Muthia, Mamen, Mbak Rahma, Mbak Iza, Ana, Mbak Tiko) yang senantiasa mendukung satu sama lain layaknya keluarga. Khususnya mbak Itsna, Mbak Estee, Mbak Valin, Citra, dan Muthia yang motornya sering digunakan oleh penulis guna untuk pengerjaan penelitian. 12. Laboran Laboratorium Gastroenteritis dan Salmonellosis serta laboran Laboratorium Proteomik Lembaga Penyakit Tropis (LPT) Universitas Airlangga yang dengan sabar mengajari penulis dalam penelitian yang berhubungan dengan bakteri. 13. Yudhis, teman seperjuangan yang telah banyak meluangkan tenaga dan waktunya untuk membantu penulis dalam penelitian. 14. Keluarga KKN-BBM 51 Malo-Malo Bojonegoro (Mamas, Mimirita, Rudee, Didip, Kiki, Cecil, Pipir, Maak, Mien, Maulid) yang selalu memberikan pengalaman dan penetahuan baru yang tak pernah dilupakan oleh penulis.
SKRIPSI
viii
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis selama pengerjaan proposal penelitian. Penulis menyadari sepenuhnya dalam penyusunan naskah skripsi ini, masih banyak terdapat kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari berbagai pihak yang bersifat membangun demi penyempurnaan naskah skripsi ini. Semoga dapat berguna bagi pembaca secara umum dan penulis secara khusus. Atas perhatiannya penulis mengucapkan banyak terima kasih.
Surabaya, November 2015 Penulis,
SKRIPSI
ix
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Vivin Fashihatil Harfiyyah, 2015, Optimalisasi Temperatur dan Waktu Paparan Gelombang Ultrasonik untuk Inaktivasi Bakteri Streptococcus mutans Secara In-Vitro. Skripsi ini dibawah bimbingan Dr. Suryani Dyah Astuti, M.Si., dan Andi Hamim Zaidan, M.si, Ph.D., Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
ABSTRAK Pada penelitian kali ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur, waktu, dan dosis optimal paparan gelombang ultrasonik terhadap inaktivasi bakteri Streptococcus mutans. Penelitian ini menggunakan metode total plate counting untuk mengetahui jumlah prosentase kematian koloni bakteri. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa pemaparan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 45 kHz dan daya 35 Watt dapat digunakan untuk inaktivasi bakteri Streptococcus mutans. Efek inaktivasi bakteri tersebut paling optimal diperoleh pada temperatur 40 dan pemaparan selama 9 menit dengan dosis sebesar 5.64 J/ml, dengan prosentase kematian bakteri sebesar 22.5%. Kata kunci: Inaktivasi, Streptococcus mutans, gelombang ultrasonik.
SKRIPSI
x
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
Vivin Fashihatil Harfiyyah, 2015, Optimalization of Temperature and Time Ultrasonik Wave Exposure to Inaktivate of Streptococcus mutans an In Vitro Study. This scripts under the guidance of Dr. Suryani Dyah Astuti, M.Si., dan Andi Hamim Zaidan, M.si, Ph.D., Department of Physics, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.
ABSTRAK The aims in this study is to determine the effect of temperature, time, and optimal dose of ultrasonic wave exposure to inactivate of bacterium Streptococcus mutans. This study used total plate counting method to determine bacterial cell shape. The result showed that exposure ultrasonic wave with frequency 45 kHz and power 35 watt can be used to inactivation of bacterium Streptococcus mutans. The most optimal effect of bacterial inactivation obtained in that exposure of the temperature in 40 and the time duration in 9 minutes with the dose at 5.64 J/ml. In that condition, the precentage of bacterial death is 22.5%. Key Word: Inaktivate, Streptococcus mutans, exposure ultrasonic wave.
SKRIPSI
xi
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL............................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................................... iiI PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................................................... iv SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS ................................................... v KATA PENGANTAR ....................................................................................................... vi ABSTRAK ........................................................................................................................ vii DAFTAR ISI ..................................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ............................................................................................................. xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................................... xvi BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................... 4 1.3 Batasan Masalah...................................................................................................... 4 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................................... 4 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................................. 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA........................................................................................ 6 2.1 Gelombang Ultrasonik ............................................................................................ 6 2.2 Interaksi Gelombang Ultrasonik Terhadap Materi ................................................. 9 2.2.1 Impedansi Akustik ......................................................................................... 9 2.2.2 Atenuasi ....................................................................................................... 10 2.2.3 Refleksi (pemantulan dan Refraksi (Pembiasan) ......................................... 12 2.2.4 Hamburan (Scattering) ................................................................................. 15 2.2.5 Kavitasi ........................................................................................................ 16 2.3 Tinjauan Tentang Thermoultrasinication ............................................................. 17 2.4 Tinjauan Tentang Spesies Bakteri Streptococcus mutans ..................................... 19 2.4.1 Bakteri Streptococcus mutans ...................................................................... 19 2.4.2 Morfologi dan Taksonomi Bakteri Streptococcus mutans ........................... 20 2.2.1 Proses Terjadinya Plak Gigi ......................................................................... 22 BAB III. METODE PENELITIAN................................................................................... 23 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................................... 23 3.2 Alat dan Bahan Penelitian ..................................................................................... 23 3.3 Variabel Penelitian ................................................................................................ 24 3.4 Prosedur Penelitian................................................................................................ 25 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................... 29
SKRIPSI
xii
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
4.1
4.2
Hasil ...................................................................................................................... 29 4.1.1 Hasil penelitian optimalisasi temperatur dan waktu paparan gelombang ultrasonik untuk inaktivasi bakteri Streptococcus mutans ........................... 29 4.1.2 Dosis Optimal Paparan Gelombang Ultrasonik ........................................... 31 Pembahasan ........................................................................................................... 35 4.2.1 Optimalisasi Temperatur dan waktu paparan gelombang ultrasonik untuk inaktivasi bakteri Streptococcus mutans ............................................ 35 4.2.3 Efek gelombang ultrasonik terhadap bakteri................................................ 38
BAB V. PENUTUP ........................................................................................................... 42 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 42 5.2 Saran ...................................................................................................................... 42 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 43 LAMPIRAN ...................................................................................................................... 47
SKRIPSI
xiii
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR GAMBAR
No. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 4.1 4.2 4.3
Judul Gambar
Halaman
Skematik gelombang .......................................................................................... 7 Amplitudo gelombang ultrasonik akan mengalami pengurangan setelah melewati medium dengan ketebalan l ............................................................... 12 Proses Refraksi dan Proses Refleksi ................................................................. 13 Proses terjadinya collapse pada gelembung mikro ........................................... 17 Bakteri Streptococcus mutans ........................................................................... 21 Diagram alur rancangan penelitian optimalisasi temperature dan waktu paparan gelombang ultrasonik terhadap bakteri Streptococcus mutans ......................... 27 grafik hubungan antara dosis paparan gelombang ultrasonik terhadap persen kematian bakteri Streptococcus mutans ............................................................ 35 Skema terbentuknya gelembung mikro ............................................................. 39 Gelembung yang mengalami collapse tidak berbentuk bulat (non-spherical) . 39
SKRIPSI
xiv
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR TABEL
No. 4.1 4.2 4.3 4.4
Judul Tabel
Halaman
Hasil uji Anova faktorial untuk optimalisasi suhu dan waktu paparan gelombang ultrasonik untuk inaktivasi bakteri Streptococcus mutans ........... 30 Pertambahan panas ( ) yang terjadi selama proses paparan gelombang ultrasonik ......................................................................................................... 33 Hasil perhitungan dosis paparan gelombang ultrasonik yang dihasilkan dari masing-masing waktu paparan ........................................................................ 33 Hubungan antara dosis paparan gelombang ultrasonik terhadap presentase kematian bakteri Streptococcus mutans .......................................................... 34
SKRIPSI
xv
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
ADLN PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Judul Lampiran
2.1 2.2
Data Peningkatan temperatur akibat paparan gelombang ultrasonik Data prosentase kematian bakteri pada penelitian optimalisasi temperatur dan waktu paparan gelombang ultrasonik untuk inaktivasi bakteri Streptococcus mutans Analisis statistik optimalisasi temperatur dan waktu paparan gelombang ultrasonik untuk inaktivasi bakteri Streptococcus mutans Dokumentasi penelitian
2.3 2.4
SKRIPSI
xvi
OPTIMALISASI TEMPERATUR DAN
VIVIN FASHIHATIL H.
