VII. PENGENDALIAN MIKROBA TUJUAN 1. Mempelajari metoda penghambatan pertumbuhan mikroba mikroba 2. Mempelajari pengaruh agen fisika dan kimia terhadap pertumbuhan mikroba PENDAHULUAN Pengendalian mikroba sangat penting dalam kehidupan sehari-hari di rumah tangga, dalam kegiatan industri, rumah sakit, pengelolaan produk pasca panen, praktek budidaya pertanian, peternakan maupun aquakultur. Mikroba yang perlu dikendalikan populasinya terutama yang bersifat patogen, penghasil toksin, pencemar, maupun yang merusak bahan atau barang-barang yang kita pergunakan dalam kehidupan. Secara umum metoda-metoda yang digunakan untuk pengendalian mikroba melibatkan pendekatan secara fisika dan kimia. Pengendalian secara fisika pada dasarnya dilakukan untuk dapat merusak keutuhan sel menjadi lisis. Sementara pengendalian secara kimia menggunakan bahan kimia yang dapat mengganggu keutuhan dan fungsi dinding sel, fungsi membran sel, proses metabolisme dari tingkat gen sampai metabolomik seperti proses replikasi DNA, proses transkripsi dan translasi DNA, proses sintesis protein, dan aktivitas enzim sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikroba (mikrobiostatik / bakteriostatik) bahkan membunuh (mikrobiosida / bakteriosida) mikroba. Kemampuan mikrobiostatik menyebabkan pertumbuhan mikroba terhambat sehingga jumlahnya tetap, sedangkan kemampuan mikrobiosida menyebabkan kematian mikroba. Pemilihan metode pengendalian sangat bergantung pada keberadaan jenis mikroba, obyek yang ditangani, sifat bahan dari obyek, serta tujuan pengendalian yang diinginkan. Untuk kategori agen pengendali dari bahan kimia, secara umum dibagi menjadi 2 kelompok besar yakni untuk aplikasi pada mahluk hidup dan bukan mahluk hidup. Antiseptik dan agen kemoterapi merupakan senyawa kimia yang digunakan dalam upaya menghambat pertumbuhan atau membunuh mikroba untuk aplikasi pada mahluk hidup. Untuk aplikasi pada mahluk hidup dibagi lagi menjadi 2 yakni untuk internal tubuh dan eksternal tubuh. Antiseptik merupakan senyawa kimia yang dipakai untuk eksternal tubuh sedangkan agen kemoterapi untuk internal tubuh. Desinfektan merupakan senyawa kimia yang digunakan dalam upaya menghambat pertumbuhan atau membunuh mikroba untuk aplikasi pada benda mati seperti ruangan, lantai, rumah kaca, air baku dan lain-lain. Sementara itu, cara pengendalian secara fisik umumnya untuk target non mahluk hidup, atau mahluk hidup produk pasca panen.
7.1 PENGENDALIAN MIKROBA DENGAN PANAS LEMBAB PRINSIP DASAR
Suhu mempengaruhi sistem enzim dan laju reaksi kimia sel sehingga dapat menyebabkan pertumbuhan atau kematian mikroba Enzim mikroba mempunyai kepekaan yang berbeda terhadap panas tergantung pada jenis mikrobanya 1
Suhu yang ekstrim dapat mengendalikan pertumbuhan mikroba. Suhu rendah menyebkan enzim tidak aktif, sedangkan suhu tinggi menyebabkan protein terdenaturasi Penggunaan panas lembab lebih efektif dibanding,kan panas kering untuk pengendalian mikroba. Panas lembab dapat berpenetrasi lebih mudah, cepat dan merata melalui uap air sehingga menyebabkan penggumpalan protein mikroba. Sterilisasi adalah proses membasmi semua bentuk kehidupan pada suatu bahan Sterilisasi dengan panas lembab dilakukan pada suhu 121 oC selama minimal 15 menit (aktif), sedangkan panas kering pada suhu 160-180oC selama 1,5 – 3 jam (aktif) Bentuk hidup sel mikroba membutuhkan suhu yang bervariasi untuk proses sterilisasi. Sterilisasi dengan panas lembab minimal 10 menit memerlukan waktu sbb: endospora > 100oC sel vegetatif 60-70oC spora jamur 70-80oC Sterilisasi dapat juga dilakukan dengan metoda : Tyndallisasi : 100oC, 20’, berulang 3 x (selang satu hari) Pasteurisasi : 63oC, 30' 1 x (digunakan untuk tujuan membunuh sebagian kelompok mikroba)
Pengendalian pertumbuhan mikroba secara fisika dapat dilihat pada ilustrasi di bawah ini :
a. kering : oven listrik atau gas Panas Suhu b. lembab : uap air > 1 atm autoklaf uap air < 1 atm dididihkan pemanasan bertahap c. Pasteurisasi Dingin
Pembekuan Liofilisasi
Radiasi sinar X sinar gamma ultraviolet
: radiasi ionik : radiasi ionik : dimerisasi timin
Tekanan osmosis : hipertonik hipotonik Pengeringan : menghilangkan kandungan air pada sel Vibrasi sonik : gelombang suara frekuensi tinggi Penyaringan : memisahkan organisma atau partikulat dari larutan yang tidak tahan panas melalui filter mikroba 2
BAHAN DAN PERALATAN Kultur : 2 tabung kultur Bacillus cereus dalam medium NB 2 tabung kultur Aspergillus niger dalam medium PDB Media : 2 tabung NA miring 2 tabung PDA miring Alat : Bunsen / lampu spirtus, penangas air, kaki tiga, asbes, termometer, jarum inokulasi, cawan petri, spidol. PROSEDUR KERJA Siapkan waterbath suhu 80 dan 100oC Masukkan kultur untuk masing variasi suhu selama 15 menit Sub kultur (inokulasikan) masing kultur ke medium miring NA dan PDA Inkubasi pada suhu 37oC selama 24-48 jam untuk bakteri dan pada suhu ruang selama 4-5 hari untuk fungi 5. Amati ada tidaknya pertumbuhan mikroba pada masing spesies dan masing suhu perlakuan 1. 2. 3. 4.
7.2 PENGENDALIAN MIKROBA DENGAN BAHAN HIPERTONIK PRINSIP DASAR
Osmosis adalah pergerakan molekul air (pelarut) dari larutan konsentrasi zat terlarut rendah ke larutan konsentrasi zat terlarut tinggi melalui membran semipermeabel Larutan hipertonis mempunyai tekanan osmosis tinggi, konsentrasi zat terlarut tinggi, dan konsentrasi air rendah. Larutan hipotonis mempunyai tekanan osmosis rendah, konsentrasi zat terlarut rendah, dan konsentrasi air tinggi Larutan isotonis : tidak menyebabkan proses osmomsis karena konsentrasi zat terlarut dan konsentrasi air sama
BAHAN DAN PERALATAN Kultur : Escherichia coli Media :
Alat
1 tabung NA miring yang mengandung 5 % NaCl 1 tabung NA miring yang mengandung 25 % NaCl : Bunsen / lampu spirtus, jarum inokulasi, spidol, cawan petri atau tabung reaksi
PROSEDUR KERJA 1. Inokulasikan bakteri pada medium dengan kadar garam 2,5% dan 15% 2. Inkubasikan pada suhu 25o C selama 1-2 hari 3
3. Amati ada tidaknya pertumbuhan bakteri pada masing konsentrasi garam
7.3 PENGENDALIAN MIKROBA DENGAN SENYAWA KIMIA PRINSIP DASAR
Agen kemoterapetik adalah senyawa kimia yang digunakan untuk menyembuhkan penyakit infeksi Agen kemoterapetik umumnya berupa antibiotika Antibiotika ada yang berupa metabolit mikroba (bakteri, aktinomiset, dan jamur), dan obat sintetik seperti : Sulfadazine (sulfonamide) dan p-aminobenzoat (PABA) Pemilihan obat-obatan untuk merawat penyakit tergantung pada mekanisme kerja dari senyawa kimia obat / antibiotika, efek samping dan kisaran aktivitas antimikrobanya Beberapa antimikroba mempunyai kemampuan yang terbatas karena hanya efektif terhadap 1 golongan mikroba saja sebagian ada yang mempunyai kemampuan yang luas terhadap beragam jenis mikroba Metode Kirby-Bauer umumnya digunakan untuk menentukan kepekaan mikroba terhadap obat. Metoda ini dilakukan dengan mengukur diameter zona hambat sekitar kertas cakram yang mengandung obat Kepekaan mikroba terhadap obat-obatan tergantung pada : - laju difusi antibiotik ke dalam medium dan interaksinya dengan mikroba uji - jumlah mikroba uji yang diinokulasikan Tabel 1. Modus aksi beberapa jenis antibiotik Antibiotika Penisilin
Cara kerja
Basitrasin
Mencegah inkorporasi asam muramat ke dalam komponen mukokompleks dari dinding sel sehingga menghambat sintesis dinding sel Mempunyai afinitas terhadap ribosom bakteri, menyebabkan salah membaca kodon dari mRNA sehingga mengganggu sintesis protein Mempunyai afinitas terhadap ribosom bakteri, mencegah pembentukan ikatan peptida antar asam amino selama snitesis protein Mempunyai afinitas terhadap ribosom bakteri, mencegah ikatan hidrogen antara anti kodon pada kompleks tRNA dengan asam amino dan kodon pada mRNA selama sintesis protein Menghambat sintesis dinding sel
Polimiksin
Merusak membran sel
Streptomisin
Kloramfenikol
Tetrasiklin
Efek samping Reaksi alergi dan resisten
Membahayakan syaraf, dapat menyebabkan tuli Menyebabkan anemia
Perubahan warna gigi pada balita
Hanya untuk pemakaian luar karena toksik Hanya untuk pemakaian luar karena toksik
Tabel 2 golongan besar agen antimikroba, mekanisme dan kisaran kerja serta penggunaannya. Agen Senyawa fenolik : Fenol
Mekanisme kerja 1. Mempunyai kemampuan germisida, merusak struktur protein 2. Agen aktif permukaan (surfaktan), menggumpalkan protein sel dan merusak membran sel
Penggunaan 1. Larutan 89% : kauterisasi luka kecil 2. Larutan 5% : desinfeksi 3. Larutan 0,5% – 1% : efek antiseptik 4
Kresol
Heksaklorofen
1. Sama dengan fenol 2. Beracun dan hanya untuk obat luar 3. Larutan kresol 50% dalam minyak sayur dikenal sebagai lisol 1. Kemampuan germisida seperti fenol 2. Harus hati-hati karena neurotoksik bila terabsorpsi
Resorsinol
1. Mempunyai aktivitas germisida seperti fenol 2. Modus mengendapkan protein sel
Heksilresorsinol
Mempunyai aktivitas germisida seperti fenol
Timol
1. Hampir sama dengan kresol 2. Lebih efektif daripada fenol
Alkohol Etil (CH3CH2OH) Isopropil [(CH3)2CHOH] Halogen Senyawa Klorin : Natrium hipoklorit NaOCl Kloramin CH3C6H4SO2NNaCl
1. Pelarut lemak 2. Denaturasi dan koagulasi protein 3. Aktivitas germisida makin meningkat jika bobot molekulnya semakin besar 1. Efek germisida 2. Klorin bereaksi dengan air membentuk asam hipoklorit yang memiliki efek bakterisida 3. Agen oksidasi 4. Inhibitor non kompetitif
Senyawa iodida : Iodin tintur Larutan iodin Povidon Logam berat
1. Mekanisme belum diketahui tapi diyakini mengendapkan protein 2. Agen aktif permukaan
Senyawa merkuri anorganik : Merkuri biklrorida Merkuri organik: Merkurokrom (merbromin) Mertiolat (timerosal) Metafen (nitromersol) Merbak (acetomeroctol) Senyawa perak Perak nitrat
Agen aktifpermukaan “Wetting agents” : Emulsifier, sabun, deterjen Agen kationik : Senyawa amonium kuarterner Bensalkonium klorida Agen anionik :
1. Ion merkuri menyebabkan presipitasi protein sel 2. Inhibitor non kompetitif
larutan lisol 2% - 5% digunakan sebagi desinfektan
1. Mereduksi patogen pada kulit, ditambahkan pada deterjen, sabun, pelembab, dan salep 2. Efektif untuk Gram positif 3. Digunakan sebagai antiseptik 1. Antiseptik 2. Agen keratolitik pelunak keratin pada epidermis 1. Pengendalian cacing 2. Antiseptik untuk urinaria 1. Aktivitas antijamur 2. Mengobati infeksi oleh cacing 3. Larutan pencuci mulut 1. Antiseptik kulit : 2. Etil 50% - 70% 3. Isopropil 75% 1. Pemurnian air 2. Sanitasi produk susu dan industri makanan 3. Kloramin, larutan 0,1% - 2% untuk luka iritasi 4. Mikrobisida 1. Iodin dipakai untuk antiseptik kulit 2. Efektif membasmi spora, fungi, dan virus 1. Merkuri menyebabkan iritasi pada jaringan 2. Merkuri digunakan sebagai desinfektan untuk bahanbahan di laboratorium
1. Sama dengan merkuri anorganik, tetapi dengan konsentrasi seperti penggunaan sebagai antiseptik 2. Kurang iritasi dibanding merkuri anorganik
1. Kurang toksik, kurang iritasi, digunakan terutama untuk asepsi kulit 2. Tidak membunuh spora
1. Mengendapkan protein sel 2. Mengganggu aktivitas metabolisme sel mikroba 3. Garam anorganik memiliki efek germisida 1. Menurunkan tegangan permukaan 2. Aktivitas bakterisida bekerja dengan cara mengganggu atau menekan aktivitas metabolit mikroba 3. Merusak membran sel 4. Mempengaruhi permeabi-litas sel 1. Menurunkan tegangan permukaan karena keratolitik, deterjen, dan emulsifer 2. Aktivitas germisida direduksi oleh sabun
Asepsis untuk membran mukus pada kerongkongan dan mata
1. Garam netral atau alkalin dari asam berbobot molekuler tinggi
Bekerja lemah menghambat jamur, mikroba tahan asam, spora, dan virus
1. Bakterisida, fungisida, membasmi spora, dan spora 2. Mengobati penyakit gondok 3. Efektif membasmi spora, jamur, dan virus 1. Agen pembersih 5
Tintur pada sabun hijau Natrium tetradesil sulfat Asam (H+) Basa (OH-) Formaldehid (cair atau gas)
2. Aktivitas maksimum pada medium asam dan efektif membasmi bakteri Gram positif 3. Sama dengan semua agen aktif permukaan 4. sama dengan semua agen aktif permukaan 1. Merusak dinding sel dan membran sel 2. Menggumpalkan protein Agen alkilasi menyebabkan reduksi enzim
Etilen oksida
Agen alkilasi menyebabkan reduksi enzim
Beta-propiolakton (cairan atau gas)
Agen alkilasi menyebabkan reduksi enzim
2. Agen sklerosi dalam pengobatan penyakit pelebaran pembuluh darah Desinfeksi 1. Desinfeksi ruang, 2. Cairan alkohol untuk desinfeksi 3. Pemeliharaan spesimen Sterilisasi dari bahan yang tak tahan panas 1. Sterilisasi jaringan 2. Menghancurkan virus hepatitis 3. Desinfeksi ruang
Efisiensi desinfektan dan antiseptik dipengaruhi oleh beberapa faktor : 1. 2. 3. 4.
Konsentrasi Lamanya waktu pemaparan Jenis mikroba Kondisi lingkungan (suhu, pH)
BAHAN DAN PERALATAN Kultur : Kultur cair E. coli dan S. aureus Media : 2 tabung NA tegak Bahan : Kertas cakram, Antimikroba : streptomisin, kloramfenikol, sulfanilamid, obat luka, obat kumur, obat pel Alat : bunsen / lampu spirtus, spidol, penggaris, pinset dan cawan petri PROSEDUR KERJA 1. Inokulasikan 1 mL bakteri uji ke dalam cawan petri secara steril 2. Tuangkan agar yang telah cair (suhu 40oC) ke dalam cawan petri lalu goyang secara merata untuk membuat plat agar 3. Rendam kertas cakram dalam antimikroba yang akan diuji 4. Letakkan kertas cakram di atas agar yang telah membeku secara steril 5. Inkubasi seluruh cawan petri pada suhu 37oC selama 24-48 jam 6. Amati ada tidaknya zona hambat di sekitar kertas cakram
6
