Pengendalian mikroba baik melalui sterilisasi dan disinfeksi merupakan salah satu aspek yang sangat penting dilakukan baik di laboratorium, di rumah-rumah, di rumah sakit maupun industri. Berbagai cara fisik maupun kimiawi yang dapat digunakan untuk mengendalikan mikroba pada tahap yang diinginkan. Pemilihan bahan yang terbaik sangat bergantung pada penerapan mikroba sasaran, misalnya untuk mematikan seluruh mikroba, mematikan jenis-jenis tertentu atau bahan mencegah terjadinya pertumbuhan sekalipun.
Substansi yang dapat mematikan atau mencegah pertumbuhan mikroba disebut bahan antimikroba. Lebih khusus lagi misalnya antibakteri, antivirus, antifungi, dan antiprotozoa, tergantung jenis mikroba yang dipengaruhinya. Bahan antimikroba yang mematikan mikroba disebut mikrobisida. Nama seperti bakterisida, virusida, dan fungisida menunjukkan jenis mikroba sasaran. Sedangkan mematikan semua organisme yang ada dalam suatu bahan termasuk spora disebut sterilisasi. Bahan yang menghambat pertumbuhan mikroba disebut mikrobiostatik misalnya bakteriostatik atau fungiostatik.
A. Pengendalian Secara Fisik 1. Suhu tinggi
Penggunaan suhu tinggi merupakan salah satu cara yang efektif dan telah digunakan secara luas untuk mengendalikan atau mematikan mikroba. Suhu tinggi dapat digunakan dalam kondisi lembab atau kering.
2. Panas lembab
Panas lembab lebih efektif mematikan mikroba dibanding panas kering. Hal ini disebabkan karena panas lembab menyebabkan oksidasi bahan-bahan organik sel. Denaturasi protein-protein seluler dapat terjadi pada suhu rendah dalam jangka waktu yang sangat singkat dibanding oksidasi. Sebagai contoh, endospora Bacillus anthracis rusak dalam waktu 15 menit dengan menggunakan pemanasan lembab pada suhu 100oC, tetapi pada pemanasan kering membutuhkan sampai 180 menit pada suhu 140oC.
Endospora bakteri merupakan bentuk sel dorman yang sangat resisten. Sebaliknya, sel-sel vegetatif lebih peka terhadap pemanasan dan biasanya mati dalam 5-10 menit dengan panas lembab pada suhu 60-70oC. Sementara itu sel-sel vegetatif khamir dan fungi lainnya umumnya mati dalam waktu 5-10 menit dengan panas lembab pada suhu 50-60oC. Untuk mematikan spora dalam waktu yang sama membutuhkan suhu 70-80oC.
78 3. Pasteurisasi
Pasteurisasi merupakan suatu proses yang menggunakan suhu moderat untuk pemaparan secara singkat suatu bahan dengan tujuan mengurangi jumlah populasi mikroba atau menghilangkan kuman patogen. Pasteuriasi bukan proses sterilisasi, karena tidak mematikan semua mikroba hidup. Pasteurisasi digunakan secara luas untuk mengurangi jumlah mikroba dalam susu, dengan tujuan untuk menambah daya tahan penyimpanan serta keamanan terhadap kesehatan. Cara tersebut dapat menghilangkan beberapa bakteri patogen yang tidak membentuk spora., yang erat kaitannya dengan penyakit yang ditularkan oleh susu seperti Brucella sp, penyebab penyakit brusellosis.
4. Pengawetan dengan cara pengeringan (desiccation)
Karena mikroba memerlukan air untuk pertumbuhan, maka pengawetan dengan cara pengeringan (desiccation) cukup efektif mencegah perkembangbiakan mikroba. Akan tetapi pengeringan tidak mematikan mikroba secara umum. Umpamanya, Mycobacterium tuberculosis merupakan contoh klasik mikroba yang mampu bertahan hidup dalam lingkungan yang sangat kering. Bahkan mikroba tersebut mampu bertahan selama berminggu-minggu pada sputum kering. Sifat resisten terhadap kekeringan ini disebabkan adanya asam mycolic yang kandungan lipidnya tinggi dan berlilin sehingga membantu mempertahankan kelembaban pada dinding selnya.
5. Radiasi
Berkas sinar elektron berenergi tinggi, sinar gamma dan sinar X memiliki energi yang besar yang dapat menyebabkan ionisasi molekul-molekul. Sinar tersebut mendorong elektron dan memecah molekul menjadi atom-atom atau gugus atom. B. Pengendalian secara kimiawi
Dalam pengendalian mikroba secara kimia dikenal beberapa Istilah-istilah kimiawi bahan antimikroba, di antaranya sebagai berikut:
• Sterilan. Sterilisasi adalah proses yang bertujuan menghancurkan atau menghilangkan semua bentuk kehidupan pada suatu benda atau spesimen. Oleh karena itu steril berarti bebas dari semua organisme, sedangkan sterilan adalah senyawa kimia yang digunakan untuk sterilisasi. Steril merupakan istilah mutlak sehingga tidak ada istilah steril sebagian atau hampir steril.
• Sanitasi. Cara yang digunakan untuk mengurangi jumlah mikroba pada tingkat yang paling rendah sehingga tidak menimbulkan masalah pengurangan jumlah mikroba tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan bahan kimiawi ataupun perlakuan secara fisik.
• Desinfektan. Desinfektan merupakan suatu senyawa kimia yang membunuh bentuk-bentuk vegetatif mikroba yang dapat menyebabkan penyakit tetapi tidak merusak spora-sporanya. Istilah ini umumnya mengacu pada benda mati. Merupakan proses penggunaan senyawa tersebut untuk mematikan mikroba penyebab infeksi.
79 • Germisida. Bahan kimia yang dapat mematikan bentuk-bentuk vegetatif mikroba, tetapi tidak merusak spora-sporanya disebut germisida. Dalam prakteknya hampir sama dengan desinfektan, akan tetapi mikroba yang dimatikan oleh germisida bukan hanya yang dapat menyebabkan penyakit. • Antiseptik. Antiseptik merupakan bahan kimia yang biasanya digunakan pada
permukaan tubuh untuk mencegah perkembangbiakan mikroba. Antiseptik dapat mematikan atau menghambat pertumbuhan mikroba dan aktivitas metabolismenya.
• Antibiotik. Antibiotik merupakan senyawa antimikroba yang dihasilkan oleh mikroba. Senyawa ini pertama kali ditemukan oleh Sir Aslexander Flemming. Meskipun beberapa antibiotik yang digunakan sat ini dihasilkan oleh mikroba, namun beberapa pula yang disintesis secara kimiawi. Untuk menghindari kesalahan peristilahan, maka istilah antimikroba digunakan secara umum baik yang dihasilkan oleh mikroba maupun oleh ahli kimia. Beberepa antibiotik lebih selektif menghambat spesies bakteri tertentu dibanding spesies lainnya. Antibiotik berspektrum sempit (narrow spectrum antibiotic) merupakan antibiotik yang sasarannya utamanya adalah bakteri patogen, bakteri Gram negatif atau Gram positif saja. Sedangkan antibiotik yang sasarannya cukup luas baik gram positif maupun gram negatif disebut antibiotik berspektrum luas (broad spectrum antibiotic).
Gambar 6-1. Pengaruh Antibiotik terhadap Pertumbuhan Bakteri pada Lempeng Agar; a. Daerah Pertumbuhan Bakteri, b. Cakram Kertas yang Mengandung Antibiotik dalam Konsentrasi Tertentu, c. Zona Bening yang Merupakan Zona Hambatan terhadap Pertumbuhan Bakteri.
80 C. Mekanisme penghambatan bahan antimikroba
1. Penghambat dinding sel
Penicillin dan cephalosporin merupakan dua kelompok antibiotik yang digunakan untuk menghambat pembentukan dinding sel bakteri. Penicillin dihasilkan oleh strain Penicillium sp. Sedangkan cephalosporin dihasilkan oleh fungi anggota Cephalosporium sp. Penicillin dan cephalosporin mengandung cincin β-laktam. Berbagai penicillin dan cephalosporin memiliki gugus substitusi yang berbeda dan menunjukkan spektrum aktivitas antibiotik yang berbeda. Karena perbedaan sifat inilah penicillin dan cephalosporin digunakan untuk pengobatan penyakit tertentu. Namun demikian Chlamydia dan Mycoplasma resisten terhadap kedua antibiotik tersebut karena keduanya tidak memiliki dinding sel yang mengandung peptidoglikan. Kedua antibiotik ini mencegah pembentukan ikatan silang peptide pada tulang punggung peptidoglikan dari dinding selnya. Secara khusus antibiotik ini menghambat enzim yang terlibat dalam reaksi transpeptidase ikatan silang β -laktam pada kedua antibiotik ini mengikat enzim transpeptidase sehingga mencegah pengikatan enzim ini pada substratnya yaitu D-alanin-D-alanin. 2. Penghambatan sintesis protein
Protein merupakan senyawa yang sangat penting dalam sel hidup. Untuk itu senyawa kimia yang menghambat sintesis protein dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan atau mematikan mikroba. Berbagai senyawa antimikroba telah digunakan untuk menghambat sintesis protein. Senyawa kimia yang efektif digunakan adalah yang memiliki kemampuan menghambat sintesis protein pada ribosom 70S. Erythromycin dan tetracyclin merupakan antibiotik yang sasaran utamanya adalah ribosom 70S yang mencegah sintesis protein. Sedangkan antibiotik aminoglisida, sasaran utamanya mengikat subunit 30S dan mencegah sintesis protein. Fungsi yang sama juga ditemukan pada streptomycin, gentamicin, kanamycin, neomycin, dan amikacin.
3. Penghambat fungsi membran
Membran sitoplasma merupakan sasaran/target utama beberapa jenis antibiotik. Polymyxin B, berinteraksi dengan membran sitoplasma menyebabkan perubahan struktur membran sitoplasma bakteri. Polymyxcin B merupakan bakterisida dan sangat efektif terhadap bakteri gram negatif. Sasaran utama polymixin b ini adalah kandungan posfolipida dinding sel polymyxin dan colistin (polymyxin E) digunakan untuk mengobati penyakit infeksi yang disebabkan oleh Pseudomonas sp. Dan bakteri Gram negatif lainnya yang resisten terhadap antibiotik seperti penicillin dan aminoglukosidae. Kedua polymyxin tersebut digunakan untuk mengobati infeksi saluran kencing akut yang disebabkan oleh bakteri gram negatif yang resisten terhadap berbagai antibiotik lainnya.
81 BAB VIII