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
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 121oC 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 : radiasi ionik
sinar gamma : radiasi ionik
ultraviolet : 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
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
1. Siapkan waterbath suhu 80 dan 100oC
2. Masukkan kultur untuk masing variasi suhu selama 15 menit
3. Sub kultur (inokulasikan) masing kultur ke medium miring NA dan PDA
4. 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
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 :
1 tabung NA miring yang mengandung 5 % NaCl 1 tabung NA miring yang mengandung 25 % NaCl
Alat : 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. 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 Cara kerja Efek samping Penisilin Mencegah inkorporasi asam muramat ke dalam
komponen mukokompleks dari dinding sel sehingga menghambat sintesis dinding sel
Reaksi alergi dan resisten
Streptomisin Mempunyai afinitas terhadap ribosom bakteri, menyebabkan salah membaca kodon dari mRNA sehingga mengganggu sintesis protein
Membahayakan syaraf, dapat menyebabkan tuli
Kloramfenikol Mempunyai afinitas terhadap ribosom bakteri, mencegah pembentukan ikatan peptida antar asam amino selama snitesis protein
Menyebabkan anemia
Tetrasiklin Mempunyai afinitas terhadap ribosom bakteri, mencegah ikatan hidrogen antara anti kodon pada kompleks tRNA dengan asam amino dan kodon pada mRNA selama sintesis protein
Perubahan warna gigi pada balita
Basitrasin Menghambat sintesis dinding sel Hanya untuk pemakaian luar karena toksik
Polimiksin Merusak membran sel Hanya untuk pemakaian luar karena toksik
Tabel 2 golongan besar agen antimikroba, mekanisme dan kisaran kerja serta penggunaannya.
Agen Mekanisme kerja Penggunaan
Senyawa fenolik : Fenol
1. Mempunyai kemampuan germisida, merusak struktur protein
2. Agen aktif permukaan (surfaktan), menggumpalkan protein sel dan merusak membran sel
1. Larutan 89% : kauterisasi luka kecil
2. Larutan 5% : desinfeksi 3. Larutan 0,5% – 1% : efek
Kresol 1. Sama dengan fenol
2. Beracun dan hanya untuk obat luar 3. Larutan kresol 50% dalam minyak sayur
dikenal sebagai lisol
larutan lisol 2% - 5% digunakan sebagi desinfektan
Heksaklorofen 1. Kemampuan germisida seperti fenol 2. Harus hati-hati karena neurotoksik bila
terabsorpsi
1. Mereduksi patogen pada kulit, ditambahkan pada deterjen, sabun, pelembab, dan salep 2. Efektif untuk Gram positif 3. Digunakan sebagai antiseptik Resorsinol 1. Mempunyai aktivitas germisida seperti fenol
2. Modus mengendapkan protein sel
1. Antiseptik
2. Agen keratolitik pelunak keratin pada epidermis Heksilresorsinol Mempunyai aktivitas germisida seperti fenol 1. Pengendalian cacing
2. Antiseptik untuk urinaria Timol 1. Hampir sama dengan kresol
2. Lebih efektif daripada fenol
1. Aktivitas antijamur
2. Mengobati infeksi oleh cacing 3. Larutan pencuci mulut Alkohol
Etil (CH3CH2OH)
Isopropil [(CH3)2CHOH]
1. Pelarut lemak
2. Denaturasi dan koagulasi protein 3. Aktivitas germisida makin meningkat jika
bobot molekulnya semakin besar
1. Antiseptik kulit : 2. Etil 50% - 70% 3. Isopropil 75% Halogen Senyawa Klorin : Natrium hipoklorit NaOCl Kloramin CH3C6H4SO2NNaCl 1. Efek germisida
2. Klorin bereaksi dengan air membentuk asam hipoklorit yang memiliki efek bakterisida
3. Agen oksidasi
4. Inhibitor non kompetitif
1. Pemurnian air
2. Sanitasi produk susu dan industri makanan
3. Kloramin, larutan 0,1% - 2% untuk luka iritasi
4. Mikrobisida Senyawa iodida :
Iodin tintur Larutan iodin - Povidon
1. Mekanisme belum diketahui tapi diyakini mengendapkan protein
2. Agen aktif permukaan
1. Iodin dipakai untuk antiseptik kulit
2. Efektif membasmi spora, fungi, dan virus
Logam berat Senyawa merkuri anorganik : Merkuri biklrorida
1. Ion merkuri menyebabkan presipitasi protein sel
2. Inhibitor non kompetitif
1. Merkuri menyebabkan iritasi pada jaringan
2. Merkuri digunakan sebagai desinfektan untuk bahan-bahan di laboratorium Merkuri organik: Merkurokrom (merbromin) Mertiolat (timerosal) Metafen (nitromersol) Merbak (acetomeroctol)
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
Senyawa perak Perak nitrat
1. Mengendapkan protein sel
2. Mengganggu aktivitas metabolisme sel mikroba
3. Garam anorganik memiliki efek germisida
Asepsis untuk membran mukus pada kerongkongan dan mata
Agen aktif- permukaan “Wetting agents” : Emulsifier, sabun, deterjen
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
Bekerja lemah menghambat jamur, mikroba tahan asam, spora, dan virus
Agen kationik : Senyawa amonium kuarterner
Bensalkonium klorida
1. Menurunkan tegangan permukaan karena keratolitik, deterjen, dan emulsifer
2. Aktivitas germisida direduksi oleh sabun
1. Bakterisida, fungisida, membasmi spora, dan spora 2. Mengobati penyakit gondok 3. Efektif membasmi spora,
jamur, dan virus Agen anionik :
1. Garam netral atau alkalin dari asam
Tintur pada sabun hijau
Natrium tetradesil sulfat
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
2. Agen sklerosi dalam pengobatan penyakit pelebaran pembuluh darah Asam (H+)
Basa (OH-)
1. Merusak dinding sel dan membran sel 2. Menggumpalkan protein
Desinfeksi Formaldehid (cair
atau gas)
Agen alkilasi menyebabkan reduksi enzim 1. Desinfeksi ruang, 2. Cairan alkohol untuk
desinfeksi
3. Pemeliharaan spesimen Etilen oksida Agen alkilasi menyebabkan reduksi enzim Sterilisasi dari bahan yang tak
tahan panas Beta-propiolakton
(cairan atau gas)
Agen alkilasi menyebabkan reduksi enzim 1. Sterilisasi jaringan 2. Menghancurkan virus
hepatitis
3. Desinfeksi ruang
Efisiensi desinfektan dan antiseptik dipengaruhi oleh beberapa faktor : 1. Konsentrasi
2. Lamanya waktu pemaparan 3. Jenis mikroba
4. 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