Vol . X Nomor 29 Juli 2015 - Jurnal Teknologi Informasi
ISSN : 1907-2430
PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG BAKTERI Raden Candra Wijaya, Evrita Lusiana Utari, Yudianingsih Prodi Teknik Elektro Fakultas Sains & Teknologi Universitas Respati Yogyakarta Email :
[email protected],
[email protected],
[email protected].
INTISARI Pentingnya mengetahui perkembangan suatu bakteri dalam sampel diperlukan karena tingkat perkembangan bakteri berbeda-beda. Untuk menghitung jumlah perkembangan bakteri dilakukan menggunakan alat penghitung bakteri dengan metode hitung preparat. Alat penghitung bakteri dirancang dengan sitem akumulasi nilai/jumlah bakteri yang ditampilkan pada alat penghitung yang dilengkapi dengan sistem penanda dan sistem memori yang memungkinkan untuk menampilkan hasil hitung yang sebelumnya sebanyak 10 kali secara berurutan, bakteri yang ditampilkan merupakan perkiraan dari jumlah bakteri pada satu kotak dalam preparat menggunakan perbandingan preparat berukuran 4mm2 dan preparat berukuran 9mm2 dengan uji coba sampel yakni 0,2ml, 0,4ml, 0,6ml, 0,8ml, dan 1,0ml, dari kedua perbandingan penghitungan tersebut preparat berukuran 4mm2 yang penghitungannya lebih akurat dalam penghitungan menggunakan 5 sampel dengan kapasitas yang berbeda. Kata Kunci : Bakteri, Preparat, Sampel. seperempat pada bagian preparat dengan hasil
1. PENDAHULUAN
perhitungan jumlah perhitungan tersebut dikalikan
Kemajuan teknologi di bidang kedokteran pada
empat. Perhitungan pada metode ini juga dibantu
peningkatan kuantitas serta kualitas pelayanan
dengan alat yang disebut Colony Counter. Alat
kesehatan
Perkembangan
Colony Counter masih mengharuskan para peneliti
teknologi komputasi telah merambah pula dunia
pada laboratorium menghitung jumlah koloni secara
kedokteran,
bidang
manual. Pada alat Colony Counter, penghitungan
kehidupan berkaitan dengan teknologi–teknologi
jumlah koloni bakteri dipermudah dengan adanya
lainnya, salah satunya perkembangan bakteri.
counter electronic. Dengan adanya counter tersebut
Koloni bakteri adalah sekumpulan dari
bakteri-
peneliti tinggal menandai koloni bakteri yang
bakteri yang sejenis yang mengelompok menjadi
dihitung dengan menggunakan pen yang terhubung
satu dan membentuk suatu koloni-koloni. Untuk
dengan counter.
dewasa
ini
telah
kepada
telah
membawa
dampak
masyarakat.
menyentuh
semua
Luas preparat berpengaruh pada hasil
mengetahui pertumbuhan suatu bakteri dapat jumlah koloni
penghitungan bakteri, karena itu luas preparat
bakteri. Metode yang biasa digunakan adalah
efektif harus disesuaikan dengan ukuran bakteri
metode pour plate (Hitung Preparat).
yang akan dihitung, sehingga
dilakukan dengan menghitung
meminimalkan
kemungkinan bakteri yang tidak terhitung dalam
Metode ini mengasumsikan jumlah bakteri yang ditanam pada suatu preparat sama dengan
suatu proses
jumlah koloni pada preparat tersebut. Untuk
2. TINJAUAN PUSTAKA
memudahkan menghitung koloni yang berjumlah
Berdasarkan penelitian Adiprabowo dengan judul
ratusan
dapat
Potensi Antibakteri Campuran Propolis Trigona
hanya
Spp Dan Garamkelapa Terhadap Streptococcus
pada
dilakukan
metode
dengan
ini
cara
perhitungan menghitung
59
Mutans, metode hitungan cawan merupakan cara
Pseudomonas Aeruginosa, program dibuat dengan
yang akurat untuk menentukan jumlah mikrob
Visual Basic dengan metode plotting (merajah) 24
karena hanya sel yang masih hidup yang dihitung.
bit menggunakan pointer (penunjuk) dan metode
Selain itu, beberapa jenis mikrob dapat dihitung
kuantifikasi menggunakan simulasi sel. Pengenalan
sekaligus dan dapat digunakan untuk isolasi dan
koloni dari dua parameter, yaitu bentuk dan warna.
identifikasi mikrob. Bakteri harus dapat tumbuh
Pengenalan bentuk diperoleh dengan membentuk
dalam medium padat dan membentuk koloni yang
sel simulasi yang dinamakan ”rad”. Model sel
kompak
dan
berbentuk lingkaran ini akan melakukan pendekatan
memerlukan persiapan waktu inkubasi relatif lama
bentuk terhadap objek koloni bakteri. Metode
sehingga pertumbuhan koloni dapat
seleksi koloni yang difungsikan dari warna terdiri
dan
jelas
(tidak
menyebar)
dihitung
(Adiprabowo, 2008).
atas beberapa metode, yaitu metode tunjuk warna,
Menurut Fardiaz (1989), prinsip dari
warna terpasang (mewakili semua koloni), dan
metode hitungan cawan adalah jika sel jasad renik
sampling (mengambil cuplikan) warna (Suyono,
yang masih hidup ditumbuhkan pada medium agar
2009).
maka sel jasad renik tersebut akan berkembang biak
3. LANDASAN TEORI
dan membentuk koloni yang dapat langsung
Diperlukan dasar-dasar dan landasan teori
dihitung menggunakan mata tanpa menggunakan
yang dapat membantu penelitian perancangan alat
mikroskop.
dapat
penghitung bakteri. Dasar-dasar dan landasan teori
dibedakan atas dua cara yaitu metode tuang (pour
didapat dengan melakukan studi literatur dan
plate)
wawancara terhadap para ahli.
dan
Metode
hitungan
metodepermukaan
cawan
(surface/spread
plate).
3.1 Bakteri Dalam metode hitungan cawan, sampel
Kuantifikasi
yang diperkirakan mengandung lebih dari 300 sel/ml
memerlukan
pengenceran
sering
sebelum
jumlah
penentuan massa sel. Penentuan jumlah sel dapat
dalam jumlah yang masih dapat dihitung, dimana
dilakukan pada mikroorganisme bersel tunggal.
jumlah yang terbaik adalah diantara 30-300 koloni.
Penentuan
Pengenceran biasanya dilakukan secara
massa
mikroorganisme
desimal yaitu 1:10, 1:100, 1:1000 dan seterusnya,
sel
dilakukan
bagi
tunggal
dan
bersel
mikroorganisme berfilamen.
atau 1:100, 1:10000, 1:1000000 dan seterusnya.
Penghitungan jumlah sel dapat dilakukan
Larutan yang digunakan untuk pengenceran dapat
dengan beberapa cara diantaranya metode hitungan
berupa larutan NaCl 0.9% dan bufer fosfat. Jumlah
preparat
koloni dalam contoh yang dihitung atau koloni/ml
(Total
Plate
Count)
dan
hitungan
mikroskopis langsung (Direct Count). Cara lain
yaitu jumlah koloni per cawan dikali faktor
penentuan jumlah sel adalah dengan menyaring
pengenceran (Adiprabowo, 2008).
sampel
Berdasarkan penelitian Suyono dengan
dengan
saringan
membran
kemudian
saringan tersebut diinkubasi pada permukaan media
judul Rancang Bangun Penghitung Koloni Selektif Fluoresein
mendapatkan
tersebut dapat berupa penentuan jumlah sel dan
inkubasi akan terbentuk koloni pada cawan tersebut
Pigmen
untuk
mikroorganisme
kuantitatif mikroorganisme target. Kuantifikasi
ditumbuhkan di dalam cawan petri. Setelah
Berdasarkan
dilakukan
populasi
Pada
60
yang sesuai. Koloni-koloni yang terbentuk berasal
karenabeberapa mikroorganisme tertentu cenderung
dari satu sel tunggal yang dapat hidup.
membentuk kelompok atau berantai. Berdasarkan
Metode hitungan preparat menggunakan
hal tersebut digunakan istilah Coloni Forming Units
anggapan bahwa setiap sel akan hidup berkembang
(CFU’s) per ml. Koloni yang tumbuh berasal dari
menjadi satu koloni. Jumlah koloni yang muncul
suspensi yang diperoleh menggunakan pengenceran
menjadi indeks bagi jumlah oganisme yang
bertingkat dari sebuah sampel yang ingin diketahui
terkandung di dalam sampel. Teknik penghitungan
jumlah bakterinya.
ini
membutuhkan
kemampuan
melakukan
3.3 Preparat
pengenceran dan dipreparatkan hasil pengenceran. Preparat
tersebut
kemudian
diinkubasi
Penghitungan
dan
dilakukan
kemudian dihitung jumlah koloni yang terbentuk.
mempunyai volume tertentu sehingga satuan isi
cara mengalikan jumlah koloni yang terbentuk
yang terdapat dalam satu bujur sangkar juga
preparat
tertentu. Ruang hitung terdiri dari 9 kotak besar
bersangkutan.
dengan luas 1 mm². Satu kotak besar di tengah,
3.2 Sampel
dibagi menjadi 25 kotak sedang dengan panjang 0,2
Plate count / viable count didasarkan pada
mm. Satu kotak sedang dibagi lagi menjadi 16
asumsi bahwa setiap sel bakteri hidup dalam
kotak kecil. Dengan demikian satu kotak besar
suspensi akan tumbuh menjadi satu koloni setelah ditumbuhkan dalam
dengan
cairan yang terdapat antara coverglass dan alat ini
yang terdapat dalam sampel asal dihitung dengan
pada
yaitu
Hauser Chamber atau Haemocytometer. Jumlah
biasanya berisi 30-300 koloni. Jumlah organisme
pengenceran
mikroskopis
dapat
sangat kecil. Alat yang digunakan adalah Petroff-
sesuai dengan kaidah statistik. dalam suatu preparat
faktor
langsung
menghitung jumlah bakteri dalam satuan isi yang
Preparat yang dipilih untuk penghitungan koloni,
dengan
secara
secara
tersebut berisi 400 kotak kecil. Tebal dari ruang
media pertumbuhan dan
hitung ini adalah 0,1 mm. Sel bakteri yang
lingkungan yang sesuai. Setelah diinkubasi, jumlah
tersuspensi akan memenuhi volume ruang hitung
koloni yang tumbuh dihitung dan merupakan
tersebut sehingga jumlah bakteri per satuan volume
perkiraan atau dugaan dari jumlah mikroorganisme
dapat diketahui.
dalam suspensi tersebut. Koloni yang tumbuh tidak selalu berasal dari satu sel mikroorganisme yang
Gambar 1 Ukuran preparat
61
Vol . X Nomor 29 Juli 2015 - Jurnal Teknologi Informasi
ISSN : 1907-2430
Mikroskop merupakan alat bantu yang
3.4 Pewarnaan Bakteri
memungkinkan kita dapat mengamati obyek yang
Teknik pewarnaan pada preparat sering bahan kimia khusus atau sering
berukuran sangat kecil (mikroskopis). Hal ini
disebut reagen untuk membedakan jenis bakteri
membantu memecahkan persoalan manusia tentang
yang akan dihitung agar lebih mudah dalam
organisme yang berukuran kecil. Ada dua jenis
pemisahan jenis bakteri . Zat warna menyerap dan
mikroskop berdasarkan pada kenampakan obyek
membiaskan
kontras
yang diamati, yaitu mikroskop dua dimensi
dapat
(mikroskop cahaya) dan mikroskop tiga dimensi
pewarna
(mikroskop stereo). Sedangkan berdasarkan sumber
menggunakan
cahaya
mikroorganisme ditingkatkan.
dengan
sehingga lingkungannya
Penggunaan
zat
memungkinkan pengamatan struktur spora, flagella
cahayanya,
dan bahan inklusi yang mengandung zat pati dan
mikroskop cahaya dan mikroskop elektron.
gtanula fosfat. Selain itu, dengan pewarnaan dapat
4.
menunjukkan distribusi dan susunan kimia bagian-
mikroskop
dibedakan
menjadi
PERANCANGAN ALAT Proses dari alat penghitung bakteri yakni
bagian sel, membedakan mikrob satu dengan yang
dari
listrik
PLN
220V
kemudian
tegangan
lain, menentukan pH dan potensial oksidasi reduksi
diturunkan oleh trafo menjadi 6V yang kemudian
ekstraseluler dan intraseluler.
disearahkan menggunakan dioda untuk mencatu
Pada umumnya zat warna yang digunakan
blok mikrokontroler dan blok penampil. Kemudian
adalah senyawa-senyawa garam yang salah satu
blok mikro menunggu info dari blok input dan
ionnya berwarna. Garam terdiri ion bermuatan
mengolahnya
positif dan ion bermuatan negatif. Perbedaan inilah
penampil. Pada blok input terdapat tombol yang
yang digunakan sebagai dasar pewarnaan mikroba
dirangkai paralel yang bertujuan untuk info, bila
tersebut. Sel-sel bakteri mempunyai muatan yang
salah satu atau lebih tombol on maka akan
cenderung
lingkungannya
mentrigger dan memberi masukan untuk mikro.
mendekati netral. Muatan negatif dari sel bakteri
Kemudian mikro memberi inputan data melalui
akan bergabung dengan muatan positif dari ion zat
port data yang terdapat pada port D untuk
warna, misalnya metilen blue, sehingga hasilnya sel
ditampilkan pada seven segment di blok penampil,
tersebut akan berwarna. Perbedaan muatan inilah
serta port C untuk mensupply common pada seven
yang menyebabkan adanya ikatan atau gabuangan
segment di blok penampil dapat dilihat pada
antara zat warna dengan sel bakteri.
Gambar 2.
negatif
bila
pH
3.5 Pembesaran Obyek
Gambar 2 Diagram Blok
62
untuk
ditampilkan
pada
blok
Flow Chart
ditekan tampilan akan kembali blank, dan hasil
Prinsip kerja dari alat penghitung bakteri yakni
penghitungan sebelumnya akan disimpan, namun
setelah alat on maka indikator on, saat proses
bila dalam penghitungan jumlah bakteri lebih dari
penghitungan setiap inputan akan dikalkulasikan
300 maka penanda akan aktif namun tidak
dengan
berpengaruh terhadap hasil hitung, kemudian untuk
perkalian
yang
sebelumnya
sudah
diperhitungkan sehingga hasil dari perhitungan
menampilkan
sudah berupa jumlah bakteri dan hasil perhitungan
dilakukan dengan menekan tombol memori, proses
(real
tersebut sesuai Gambar 3.
time)
akan
ditampilkan
(penambahan
hasil
perhitungan
angka/count) kemudian setelah tombol restart
Gambar 3 Flow Chart Alat Penghitung Bakteri
63
yang
sudah
6. ANALISA DATA Pada uji coba ini bakteri yang digunakan
dibedakan menggunakan pewarnaan untuk tiap
adalah jenis-jenis bakteri dari air antara lain
jenis bakteri yang ditanam dengan ukuran terbesar
Anabaena, Naegleria fowleri, Rotifera, Escherichia
dalam percobaan ini adalah bakteri rotifera dengan
coli
panjang 1mm dan ukuran paling kecil mencapai 1-
yang
yang
sudah
di
dipisahkan
atau
60nm yakni bakteri Anabaena.
dikelompokan menggunakan reagen untuk
Ukuran Luas Pada
Sampel Jumlah Bakteri (ml)
Preparat (mm2) 4
9
Keterangan
0,2
50
48
48
Penanda Tidak Aktif
0,4
160
156
138
Penanda Tidak Aktif
0,6
250
249
228
Penanda Tidak Aktif
0,8
330
315
324
Penanda Aktif
1,0
420
411
372
Penanda Aktif
Proses penghitungan bakteri dilakukan
Dari hasil uji coba penghitungan bakteri pada alat penghitung bakteri dengan menggunakan
secara
metode hitung langsung preparat diperoleh hasil
kemudian setelah terhitung, proses penghitungan
dari perbandingan penghitungan menggunakan
menggunakan
2
preparat berukuran 4mm
dengan penghitungan
menggunakan preparat berukuran 9mm2 yang dapat
manual
berdasarkan
ukuran
preparat,
persaamaan-persamaan
untuk
mengetahui total bakteri yang berkembang pada suatu sampel. Persaamaan 1 digunakan sebelum proses
dilihat pada Tabel 4.1. Setelah proses penghitungan selesai kemudian
inkubasi untuk menentukan banyaknya bakteri yang
masuk pada proses penjumlahan bakteri dalam
akan ditanam pada sebuah sampel, sedangkan pada
suatu preparat menggunakan rumus :
Persamaan 2 digunakan untuk menentukan jumlah
Jumlah bakteri per ml = jumlah bakteri ditanam x
bakteri dalan skala suatu preparat dan untuk
faktor pengenceran …....................................(1)
Persamaan
Jumlah bakteri dalam luas kotak =
Jumlah Sel Hasil Penghitungan
..……....................................................……..(2) Jumlah bakteri berkembang = ∆kotak bakteri x jumlah sel per kotak ….................................(3)
3
digunakan
untuk
menghitung
berkembangnya bakteri pada suatu sampel. 6.1 Analisa Data Korelasi antara sampel dalam satuan mili liter yang ditanam dengan ukuran cawan dan waktu berdasarkan dari data yang diambil dari Tabel 1 menghasilkan sebuah grafik seperti berikut :
64
Vol . X Nomor 29 Juli 2015 - Jurnal Teknologi Informasi
ISSN : 1907-2430
Gambar 4 Grafik penghitungan menggunakan preparat ukuran 4mm2 Berdasarkan Gambar
4 penghitungan bakteri
bakteri dengan sampel 0,8ml dan 1,0ml lebih dari
dilakukan dengan menggunakan preparat berukuran
300 bakteri, sehingga mengaktifkan penanda,
2
4mm mendekati jumlah penanaman bakteri yang sebenarnya, dengan catatan untuk penghitungan
sedangkan
hasil
penghitungan
menggunakan
2
preparat ukuran 9mm dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Grafik penghitungan menggunakan preparat ukuran 9mm2 Berdasarkan Gambar 4.2 penghitungan bakteri dilakukan
dengan
menggunakan
1. Alat Penghitung Bakteri merupakan alat yang
preparat
dikembangkan
2
berukuran 9 mm mendekati jumlah penanaman bakteri yang sebenarnya, dengan catatan untuk
dari
penghitung
(counter)
manual pada mikroskop.
2. Alat
Penghitung
Bakteri
dibuat
untuk
penghitungan bakteri dengan sampel 0,8 ml dan 1,0
mempermudah dalam menghitung bakteri pada
ml lebih dari 300 bakteri, sehingga mengaktifkan
preparat karena bakteri yang sudah terhitung
penanda.
bakteri
dapat ditandai dengan kasat mata dan alat ini
menggunakan preparat diberlakukan sistem kotak
dilengkapi dengan penyimpanan data secara
yang berisi sampel kurang dari setengah dianggap
otomatis dan dapat ditampilkan kembali, serta
kosong dan yang lebih dari setengah kotak dihitung
dilengkapi dengan sistem penanda sehingga
satu juga diberlakukan pembulatan angka dan
proses penghitungan lebih praktis dalam
perhitungan tidak boleh melebihi dari bakteri yang
pembatasan jumlah bakteri yang akan dihitung.
Dalam
penghitungan
ditanam, jadi nilai yang mendekatilah yang akan
3. Hasil
digunakan dalam perumusan /kalkulasi dari nilai
uji
coba 2
berukuran 4mm
jumlah yang terhitung dari preparat.
membuktikan,
preparat
menghasilkan perhitungan
48/50, 156/160, 249/250, 315/330, 411/420 dengan persentase kesalahan 2,7%, sedangkan
KESIMPULAN DAN SARAN
pada preparat berukuran 9mm2 menghasilkan
7.1 Kesimpulan
perhitungan 48/50, 138/160, 228/250, 324/330,
Dari penelitian Alat Penghitung Bakteri, didapatkan
372/420 dengan persentase kesalahan 8,42%,
kesimpulan sebagai berikut:
dari kedua perbandingan
65
tersebut preparat
berukuran 4mm2 yang penghitungannya lebih akurat dalam penghitungan menggunakan 5 sampel dengan kapasitas yang berbeda.
7.2 Saran Saran yang dapat diberikan untuk lebih menyempurnakan Alat Penghitung Bakteri adalah sebagai berikut : 1.
Dilakukan kalibrasi dan pengujian oleh badan kalibrasi standar sehingga tingkat
Sutton, Scott. 2006, Counting Colonies, http://www. microbiol.org/white. papers/ WP.count , colony.htm. diakses pada 28 Mei 2014. Sutton, Scott. 2006, Harmonization of The Microbiological Limit Test – Enumeration,http://www.microbiol.org/white.paper s/WP.count.colony.htm. diakses pada 28 Mei 2014. Suyono. 2009. Rancang Bangun Penghitung Koloni Selektif Berdasarkan Pigmen Fluoresein Pada Pseudomonas Aeruginosa. Skripsi, Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor, Bo
sensitifitas tombol dan ukuran cawan terstandar dan aman untuk digunakan dalam dunia medis. 2.
Perlu
pengembangan
lanjut
untuk
keakuratan lebih tinggi dan prosentase kesalahan
mendekati
menggunakan
sensor
pengembangan smartphone
0
seperti
kamera
ataupun
menggunakan
aplikasi
agar
dapat
digunakan
masyarakat luas.
8. DAFTAR PUSTAKA Adiprabowo H. 2008. Potensi antibakteri campuran propolis trigona spp dan garam kelapa terhadap Streptococcus mutans. Skripsi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Bishop, Owen. 2004. Dasar-Dasar Elektronika. Jakarta. Erlangga Blocher, Richard. Yogyakarta : Andi.
2004.
Dasar
Elektronika.
Budiharto Widodo. 2008. Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR ATmega16, PT Elex Media Komputindo, Jakarta. Fardiaz S. 1989. Mikrobiologi Panga, PAU Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Koesmadji Wirjosoemarto, dkk. Tth. Teknik Laboratorium. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. Maturin, Larry and J. T. Peeler. 2001. Aerobic Plate Count, BAM (Bacteriological Analytical Manual), Chapter 3, Food and Drug Administration.
66
.
