Penambahan Sistem Aliran Listrik Paralel Pada Metoda
Elektrosterilisasi Untuk Meningkatkan Hasil Sterilisasi Media
Perbenihan Kuman
Rodhiansyah Djayasinga1, Khairuni Fitriany2 1Jurusan Analis Kesehatan Politeknik Kesehatan Tanjungkarang
2Laboratorium Pathologi Klinik Rumah Sakit Abdul Moeloek Provinsi Lampung
Abstrak
Proses sterilisasi media perbenihan kuman sangat menentukan hasil identifikasi kuman. Penelitian ini mengembangkan teknologi berbasis elektrokimia yaitu metode elektrosterilisasi dengan menambahkan sistem rangkaian listrik paralel pada alat sterilisasi media perbenihan kuman. Penelitian ini bersifat eksperimen dengan subjek penelitian adalah perbenihan kuman nutrient broth, variabel terikat adalah media biakan nutrient broth, variabel bebas adalah waktu kontak 10 dan15 menit. Perlakuan elektrosterilisasi pada subjek penelitian berjumlah 2 dengan 16 kali pengulangan. Tujuan penelitian untuk mengetahui keberhasilan sterilisasi menggunakan metode elektrosterilisasi dengan rangkaian listrik paralel guna meningkatkan hasil sterilisasi media perbenihan kuman nutrient broth.Tehknik pengumpulan data menggunakan instrumen observasi hasil uji sterilitas media perbenihannutrient broth. Analisa data univariat menggunakan distribusi frekuensi diketahui bahwa sebesar 25% dari 16 jumlah sampel mengandung bakteri mati. Hasil analisis hubungan antara penambahan rangkaian listrik paralel pada metode elektrolisasi diperoleh bahwa ada sebanyak 4 (25%) bakteri tidak tumbuh pada perlakuan 10 volt 10 menit. Sedangkan pada perlakuan 10 volt 15 menit sejumlah 0 (100%) bakteri tumbuh. Hasil uji statistik diperoleh nilai p 0,101 at disimpulkan tidak ada perbedaan antara penambahan rangkaian listrik pararel pada metode elektrosterilisasi dengan mensterilkan media perbenihan kumannutrient broth tanpa penambahan sistem aliran listrik paralel metoda elektrosterilisasi.
Kata Kunci : Elektrosterilisasi, Sistem rangkaian listrik paralel, Sterilitas.
Addition of Parallel
Electrical Circuit System
to the Electrosterilization Method
to Increase Germ Culture Sterilization Results.
Abstract
The process of sterilization of germ germination media greatly determines the results of identification of germs. This research developed electrochemical-based technology, namely the electrosterilization method by adding a parallel electrical circuit system to the sterilizer for germ germination media. This research is an experimental study with the research subject is nutrient broth germination, the dependent variable is nutrient broth culture media, the independent variable is the contact time of 10 and 15 minutes. Electrosterilization treatment in the study subjects amounted to 2 with 16 repetitions. The research objective was to determine the success of sterilization using the electrosterilization method with a parallel electric circuit in order to increase the sterilization results of nutrient broth germination media. Data collection techniques used observation instruments of the sterility test results of nutrient broth seed media. Univariate data analysis using a frequency distribution showed that 25% of the 16 samples contained dead bacteria. The results of the analysis of the relationship between the addition of parallel electrical circuits in the electrolysis method showed that there were 4 (25%) bacteria that did not grow in the 10 volt 10 minute treatment. Whereas in the 10 volt 15 minutes treatment 0 (100%) bacteria grew. The results of statistical tests obtained p value 0.101 at concluded there was no difference between the addition of parallel electric circuits in the electrosterilization method by sterilizing the nutrient broth germination medium without the addition of a parallel electric flow system with the electrosterilization method. Keywords: : Electrosterilization, Parallel electrical circuit system, Sterility.
Korespondensi: Rodhiansyah Djayasinga, Jurusan Analis Kesehatan Politeknik Kesehatan Tanjungkarang, Jalan Soekarno-Hatta No. 1 Hajimena Bandar Lampung, mobile 08117222007,
Pendahuluan
Dalam bidang mikrobiologi untuk menumbuhkan dan mempelajari sifat-sifat mikroorganisme diperlukan suatu media perbenihan kuman sebagai tempat pertumbuhan dan perkembangbiakan. Media perbenihan kuman harus memenuhi persyaratan nutrisi yang dibutuhkan oleh suatu mikroorganisme (Atlas, 2010).
Media perbenihandapatberupa media cair, media kental (padat), media yang diperkaya, media yang keringdan media yang sintetik (Dwiidjoseputro, 2005).
Kegiatan identifikasi bakteri tidak terlepas dari media pembiakan. Media perbenihan kuman merupakan suatu bahan yang terdiri atas campuran nutrisi yang dipakai untuk menumbuhkan mikroorganisme baik dalam mengkultur bakteri, jamur, dan mikroorganisme lain (Kaur, 2015). Media perbenihan kuman
sebelum digunakan untuk menumbuhkan
bakteri bagi keperluan identifikasi, terlebih dahulu dilakukan sterilisasi untuk menghindari kontaminasi bakteri lain. Alatstrerilisasi yang umum digunakan adalah autoclave. Autoclave
digunakan dengan cara memanaskan media pembiakan pada suhu 121OC selama 15 menit dengan tekanan 1 atm, Penggunaan autoclave
padasterilisasi media pembiakan memiliki beberapa kekuranganya itu membutuhkan daya listrik yang cukup besar, dan biaya perbaikan
yang mahal, sedangkan oven umumnya
digunakan untuk sterilisasi alat-alat laboratorium.
Berdasarkan beberapa kelemahan dari alat sterilisasi di atas, digagaslah sebuah ide baru dalam proses sterilisasi media pembiakan alternatif yang lebih efektif dan efisien yaitu menggunakan metode elektrosterilisasi. Metode eletrosterilisasi merupakan metode sterilisasi dengan bantuan arus listrik yang dihantarkan melalui eletroda yang digunakan pada proses elektrolisis. Keuntungan yang didapatkan dari penggunaan metode ini yakni, waktu yang dibutuhkan untuk sterilisasi relative lebih cepat, daya listrik yang digunakan sedikit, rangkaian
alat yang digunakan sederhana,
reaktoreletrolisis dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan, serta dapat digunakan kembali. Keuntungan lain dari metode elektrosterilisasi yaitu desinfeksi dapat digantikan dengan klorinasi yang dihasilkan dari gas klorin yang berbahaya(Okochi, 1997).
Nanayakkara et al.,(2008) melaporkan pengaplikasian eletrodesinfeksi mengunakan bakteri E.coli yang terdapatpada air laut danair
ballast untuk mengembangkan reaktor
elektrodesinfeksi yang dapat memenuhi IMO pedoman D-2 untuk organisme yang hidup di pembuangan air ballast. Hasil penelitian
menunjukkan metode elektrokimia yang
digunakan menunjukkan bahwa klorin menjadi agen disinfektan utama dengan mekanisme desinfeksi lain yang berkontribusi sekitar 20% dari inaktivasi bakteri tersebut.
Percobaan dengan HRT (Hydrolic Retention Time) optimalpada 30 s dan 0,3 A. Konsumsi energi optimal pada kinerja reaktor adalah 0,004 kWh/m3. Konsentrasi total residu klorin pada kondisi di atas adalah 1 mg/L dan efisiensi desinfeksi adalah 99,99%.
Cotillaset al.,(2013) telah melakukan penelitian untuk meregenerasi air limbah diperkotaan dengan menggunakan metode elektrodesinfeksi dan elektrokoagulasi yang menggunakan BDD (Boron Doped Diamond) atau DSA (Dimensional Stable Anode) sebagai katoda dan SS (Stainless Steel) sebagai katoda dan plat aluminium berlubang sebagai elektroda bipolar antara katoda dana noda. Hasi penelitian menunjukkan bahwa proses elektrodisinfeksi atau elektrokoagulasi, dengan BDD atau DSA anoda dan berlubang aluminium elektroda bipolar, memungkinkan menghapus secara simultan E. coli dan kekeruhan yang ada dalam air limbah perkotaan dengan kepadatan arus yang rendah. Penggunaan anoda BDD untuk menghapus E. coli dengan aruslistrik dari 0,0077 Ah dm-3yang bekerja dengan kepadatan arus 6.65 Am-2. Di sisi lain, dengan anoda DSA, kepadatan arus yang diperlukan untuk mencapai total penghapusan E. coli adalah lebih tinggi (11.12 A m-2) dari yang dibutuhkan dengan anoda BDD.
Jeonget al.,(2007) juga melaporkan telah melakukan eletrodesinfeksi bakteri E.coli pada air minum dengan menggunakan eletrodaplatina sebagai anoda dan karbon sebagai katoda. Hasil penelitian menunjukkan terjadinya penurunan aktivitas pada bakteri E.coli yang terdapat dalam air minum tersebut. Djayasinga (2015) melaporkan telah melakukan elektrosterilisasi menggunakan elektroda grafit pada proses sterilisasi media perbenihan kuman nutrient broth(Djayasinga, 2017).
Djayasinga (2017) telah melaporkan bahwa metoda elektrosterilisasi menggunakan elektroda grafit dari baterai kering bekas untuk steriliasi yang dilakukan selama 10 menit menggunakan kuat arus 10 volt mampu secara efektif dan efisien untuk mensterilkan media perbenihan nutrien broth, namun masih terdapat kelemahan dalam penelitian tersebut
antara lain masih terdapat celah udara di atas permukaan laritan media bikan ketika elektrosterilisasi dilakukan, sehingga hasil elektrosterilisasi belum maksimal. Oleh karena itu diperlukan pengembangan metoda penelitian untuk mengatasi udara dipermukaan larutan media biakan yang dapat mengkontaminasi perbenihan kuman(Djayasinga, 2017).
Metode
Jenis penelitian ini bersifat experimen yaitu meneliti efektif dan efisiensi grafit baterai kering dalam mensterilkan media pembiakan
nutrient broth (NB). Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi potensial listrik dan waktu kontak, variabel terikat adalah media biakan NB dan jumlah kuman mati pada media
biakan yang telah diberi perlakuan
elektrosterilisasi. Penelitian ini telah dilakukan pada bulan Juni hingga September 2018 di
Laboratorium Bakteriologi Poltekkes
Tanjungkarang Jurusan Analis Kesehatan. Subjek penelitian ini yaitu media biakan kuman nutrient brothdengan 2 perlakuan dan 16 pengulangan proses elektrosterilisasi menggunakan aliran listrik paralel, jumlah pengulangan didapatkan dengan menggunakan rumus Federer, yaitu(n-1) . (t-1) ≥ 15.
Alat-alat yang digunakan dalam
penelitian ini meliputi gelas piala, neraca analitik elektrik, coloni counter iUL MITUTOYO CD-15CP 5/N:0371146, ice box, cawan petri, Laminar Air Flow, batang pengaduk, hot plate stirrer, magnetic stirrer, reaktor elektrosterilisasi, elektroda grafit baterai kering, voltmeter, oven, inkubator Yenco Drying (dual purpose) INC/0V 30L.
Prosedur penelitiandilakukandalam 2 tahap, yaitu (1) Prosedur Persiapan Media Biakan NutrientBroth (NB). Ditimbang 8 gram media biakan NB dimasukkan ke dalam reaktor elektrosterilisasi, kemudian dilarutkan dengan air suling 200 mL dan diaduk dengan magnetic stirrer berkecepatan sedang hingga larut
sempurna, dan (2) Prosedur
PercobaanElektrosterilisasi Menggunakan Sistem Aliran Listrik Paralel. Larutan media perbenihan NBdimasukkan ke dalam reaktor elektrosterilisasi yang telah dipasangkan 2 buah elektroda karbon dalam sistem rangkaian listrik paralel. Satu batang elektroda sebagai anoda dan satu batang elektroda lagi sebagai katoda yang dihubungkan sumber arus listrik. Arus listrik diatur 10 volt, dengan waktu kontak 10 menit, selanjutnya media biakan diinkubasi 24 jam pada suhu ruang.
Teknik pengumpulan data dalam
penelitian ini melalui observasi dengan menggunakan instrumen berupa tabel observasi pertumbuhan kuman pada media perbenihan NB.
Analisa data untuk mengetahui
keberhasilan sterilisasi media perbenihan kuman digunakan Analisis univariat dengan rumus:
Keterangan rumus:
ΣA = Jumlah media NB yang tidak keruh setelah sterilisasi dari masing2x variabel bebas
ΣB = Jumlah keseluruhan pengulangan pada dari masing2x variabel bebas
Analisis data untuk mengetahui ada
tidaknya perbedaan penambahan sistem
rangkaian aliran listrik paralel pada metoda elektrosterilisasi terhadap hasil sterilisasi media biakan NB digunakan analisis Chi Square.
Hasil
Persentase keberhasilan sterilisasi metode elektrolisasi dengan penambahan sistem aliran listrik paralel dengan waktu kontak 10 menit dan 15 menit sebesar 12,5%.
Persentase keberhasilan sterilisasi metode elektrolisasi dengan penambahan sistem aliran listrik paralel dengan waktu kontak 10 menit sebesar 25%.
Persentase keberhasilan sterilisasi metode lektrolisasi dengan penambahan sistem aliran listrik paralel dengan waktu kontak 15 menit sebesar 0%
Tabel 1.Distribusi Hasil Sterilisasi Media Biakan Nutrient Broth Pada Penambahan Rangkaian Listrik Paralel Metode Elektrolisasi.
Hasil Total P value Perlakuan Tidak keruh (steril) Keruh (tidak steril) n % n % n % 10 volt 10 menit 4 25 12 75 16 100 0,101 10 volt 15 menit 0 0 16 10 0 16 100
Hasil analisis hubungan antara
penambahan rangkaian listrik paralel pada metode elektrolisasi dengan mensterilkan media biakan nutrient broth diperoleh bahwa ada sebanyak 4 (25%) tidak keruh pada perlakuan 10 volt 10 menit. Sedangkan pada perlakuan 10 volt 15 menit ada 0 (100%) keruh. Hasil uji
statistik diperoleh nilai p 0,101 maka dapat disimpulkan tidak ada perbedaan antara penambahan rangkaian listrik pararel pada metode elektrosterilisasi dengan mensterilkan
media biakan nutrient brothtanpa
elektrosterilisasi.
Pembahasan
Hasil penelitian sterilisasi dengan menerapkan metoda elektrosterilisasi dengan penambahan sistem aliran listrik paralel pada voltase 10 volt selama 10 menit, diketahui terdapat 4 kali percobaan berhasil dari 16 kali pengulangan percobaan. 4 kali percobaan yang berhasil ini disebabkan terjadi gangguan respirasi sel akibat elektron bebas yang muncul dari proses elektrolisis. Matsunagaet al.,(1984) melaporkan bahwa mengalirnya arus listrik melalui suspensi sel mikroba menyebabkan penghambatan pernapasan sel, pernapasan sel
yang terhambat ini mengakibatkan
terganggunya proses pembelahan sel sehingga menghasilkan kematian sel mikroba. Pengaruh elektron yang dihasilkan dari proses elektrosterilisasi adalah mengoksidasi CoA pada dinding sel kuman menjadi dimer CoA, yang berakibat tidak adanya transfer elektron pada saat reaksi reduksi oksidasi selama siklus Krebs berlangsung Hal ini dbuktikan dengan mengukur kadar CoA dan kadar dimer CoA secara enzimatis dalam sample percobaan yang diberi perlakuan elektrosterilisasi, yang hasilnya terdapat kenaikan kadar dimer Coa dan meurunnya kadar CoA dari sample yang dilakukan elektrosterilisasi. Sedangkan 12 kali percobaan masih menggunakan 10 volt dengan waktu kontak 10 menit mengalami kegagalan dikarenakan terjadi kontaminasi kuman dari udara luar reaktor elektrosterilisasi, sebagai akibat adanya kebocoran dari reaktor.
Selanjutnya kegagalan sterilisasi sebesar
100% dengan waktu kontak 15 menit
disebabkan karena jumlah elektron lebih banyak dibandingkan dengan waktu kontak 10 menit, hal ini menyebabkan senyawa dimer CoA dapat terurai kembali menjadi CoA melalui mekanisme reaksi tata ulang senyawa
organik. Terbentuknya kembali CoA
menyebakan proses respiarasi sel kuman berlangsung kembali, namun hal ini hanya sebatas asumsi dari penulis, dan perlu pengkajian analisis laboratorium terhadap kadar senyawa CoA dan dimer CoA dari proses elektrosterilisasi dengan penambahan sistem aliran listrik paralel.
Simpulan dari penelitian ini yaitu, berdasarkan hasil analisis hubungan antara penambahan rangkaian listrik paralel pada metode elektrosterilisasi dalam mensterilkan media biakan nutrient broth diperoleh bahwa ada sebanyak 4 (25%) tidak keruh pada perlakuan 10 volt 10 menit. Sedangkan pada perlakuan 10 volt 15 menit ada 0 (100%) keruh. Hasil Sterilisasi sebesar 25% tersebut relatif meningkat dibandingkat pada tahun 2017 sebesar 18%.
Berdasarkan hasil uji statistik diperoleh nilai p 0,101 maka dapat disimpulkan tidak ada perbedaan antara penambahan rangkaian listrik pararel pada metode elektrosterilisasi dalam mensterilkan media biakan nutrient broth
Saran penelitian ini,dari hasil penelitian yang diperoleh menunjukkan bahwa hasil penelitian belum maksimal karena tujuan penelitian terhadap uji sterilitas media biakan
nutrient broth masihterjadi kontaminasi oleh kuman dari udara luar. Untuk itu, dalam penelitian ini penulis menyarankan agar penelitian ini dilanjutkan kembali dengan memperbaiki metoda penelitian antara lain; Memodifikasi alat sterilisasi dengan merancang reaktor berbahan gelas sehingga kontaminasi udara tidak terjadi akibat dari kebocoran reaktor, menambah kekuatan daya hisap alat
air vacuum.
Daftar Pustaka
Atlas, R. M. (2010). Handbook of
Microbiological Media (fourth edition ed.). CRC Press.
Cotillas, S. (2013). Optimization of an integrated
electrodisinfection/electrocoagulation process with Al bipolar electrodes for urban wastewater reclamation. Water Research, 47(5), 1741-1750.
Djayasinga R, S. E. (2015). Studi Aplikasi
Metode Elektrosterilisasi Untuk
Sterilisasi Dan Uji Fungsi Media Perbenihan Kuman. SMIAP IV FMIPA UNILA, (pp. 31-42). Lampung.
Djayasinga, R. (2017). EfektivitasPenggunaan Voltase Rendah Pada Sterilisasi Media BIiakan Bakteri. Jurnal Farmasi Lampung, 6(2), 30-37.
Dwiidjoseputro. (2005). Dasar-dasar
Jeong, J. (2007). Inactivation of Escherichia coli in the electrochemical disinfection process using a Pt anode. Chemosphere, 67(4), 652-659.
Kaur, J. (2015). Advantages and effectiveness of bacterial culture in medical laboratories. International Journal of Advanced Research, 3(8), 1028-1039. Matsunaga,T.(1984). 751—Electrochemical
sterilization of microbial cells.
Bioelectrochemistryand Bioenergetics, 13(4-6), 393-400.
Nanayakkara, K. G. (2008). Development and optimization of a highly effective and low energy intensive electro-disinfection system for ballast water treatment.
AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings.
Okochi, M. (1997). Electrochemical
sterilization of bacteria using a graphite electrode modified with adsorbed ferrocene. Electrochimica Acta, 42 (20-22), 3247-3250.
