3 PENDAHULUAN Pengendalian mikroorganisme - Spada UNS

(1)

TK2422 – Mikrobiologi Industri dan Lingkungan

Aida Nur Ramadhani, S.T., M.T.

Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret 2019

BAB VIII.

Pengendalian Mikroorganisme

1

(2)

Each of these early methods, although somewhat crude, laid the foundations for

microbial control methods that are still in use today.

(3)

PENDAHULUAN

3

 Pengendalian mikroorganisme pada lingkungan, tubuh, dan produk adalah perhatian penting terhadap kesehatan dan industri.

 Metode pengendalian mikroba termasuk dalam kategori umum

prosedur dekontaminasi; yaitu menghancurkan atau menghilangkan kontaminan.

 Dalam mikrobiologi, kontaminan adalah mikroba yang ada di tempat dan waktu tertentu yang tidak diinginkan (unwanted & undesirable).

 Sebagian besar metode dekontaminasi menggunakan agen fisik, seperti panas atau radiasi, atau agen kimia seperti desinfektan dan antiseptik.

(4)

(5)

RESISTENSI RELATIF DARI BENTUK MIKROBA

5

 Sasaran utamanya adalah mikroorganisme yang dapat menyebabkan infeksi atau pembusukan yang hadir di lingkungan dan pada tubuh manusia.

 Namun, populasinya jarang ada dalam bentuk sederhana atau seragam;

pada kenyataannya terdapat dengan campuran mikroba dengan perbedaan ekstrim dalam tingkat resistensi dan bahayanya.

(6)

METODE PENGENDALIAN MIKROBA

6

• Panas

• Iradiasi

• Pemisahan Sterilisasi

• Agen kimia

Desinfeksi

(7)

STERILISASI

7

 Sterilisasi adalah proses dihancurkan atau dihilangkannya semua mikroorganisme yang ada dalam suatu objek.

 Metode penanganan mikroorganisme tertua  panas

 Metode sterilisasi yang lebih disukai adalah yang tidak menyebabkan kerusakan pada bahan atau objek sasaran.

 Metode sterilisasi:

• Panas

• Radiasi

• Filtrasi

(8)

STERILISASI

8

Dapat dilakukan dengan cara :

 Pemanasan basah  menyebabkan denaturasi dan koagulasi protein penting seperti enzim

 Pemanasan kering  oksidasi komponen organik sel Sterilisasi Panas (suhu tinggi)

(9)

STERILISASI

9

Sterilisasi Panas (suhu tinggi)

Pemanasan hingga mendidih (suhu 100 °C)

 Selama 10 menit

 Cukup untuk mencapai sterilitas.

 Organisme tidak hadir dalam konsentrasi tinggi

 Sebagian besar bakteri mati pada suhu sekitar 70°C.

 Endospora dari bakteri tertentu (terutama Bacillus dan Clostridium) dapat tahan pada proses perebusan  perebusan perlu dilakukan selama beberapa jam.

(10)

STERILISASI

10

Pemanasan lebih dari 100°C

 Untuk menghancurkan endospora yang tahan panas.

 Dicapai dengan memanaskan dengan tekanan dalam bejana tertutup.

 Autoklaf  15 menit, 103 kpa (15 psi) dan 121°C.

 Udara akan didorong keluar dari sistem, sehingga seluruhnya terdiri dari steam.

 Untuk skala besar memerlukan waktu yang lebih lama agar panas dapat menembus seluruhnya.

(11)

 Autoclave hanya mencapai suhu maksimum jika hanya terdiri dari uap murni.

 Temperatur dicapai pada 103 kPa (15 psi) di system yang berbeda.

 Setiap udara yang tersisa dalam sistem akan mengurangi suhu akhir yang dicapai.

(12)

(13)

STERILISASI

13

Tyndalisasi

 Metode sterilisasi untuk zat atau bahan yang dapat rusak oleh suhu tinggi yang digunakan dalam sterilisasi autoklaf.

 Dapat membunuh endospore dan sel-sel vegetatif.

 Dipanaskan pada suhu hingga antara 90 dan 100°C selama 30 menit

pada tiga hari berturut-turut, dan pada tiap jedanya dibiarkan pada suhu 37°C.

 Prosesnya :

 Sel-sel vegetatif akan mati pada fase pemanasan, endospore tetap hidup.

• Endospore pada fase jeda akan tumbuh jadi sel-sel vegetatif.

• Berlanjut hingga 3 hari

(14)

STERILISASI

14

Pasteurisasi

 Untuk bahan makanan yang jika pada T tinggi  kerusakan rasa, tekstur, nilai gizi

 Memastikan kerusakan organisme penyebab penyakit seperti Brucella abortus dan Mycobacterium tuberculosis.

 Mengurangi organisme penyebab pembusukan makanan  memperpanjang waktu simpan

(15)

Pasteurisasi susu:

 Secara tradisional  memanaskan dalam volume besar pada 63°C selama 30 menit.

 Secara modern  dilewatkan dalam HE pada 72°C selama 15 detik

 Produk harus disimpan dalam refrigerasi.

(16)

 Suhu lebih tinggi digunakan untuk lebih mengurangi mikroorganisme yang terkandung.

 Susu UHT  superheated steam 150°C selama sekian detik  susu dapat disimpan tanpa refrigerasi dalam waktu yang lama

 Contoh lain: bir, jus buah, dan es krim  kombinasi waktu dan suhu spesifik

 Lihat video:

 https://www.youtube.com/watch?v=c86R8MJm0Mw&t=212s

(17)

 Semua metode di atas menggunakan kombinasi panas dan

kelembaban untuk mencapai efeknya  denaturasi protein yg lajunya naik ketika adanya air.

 Panas lebih mudah ditransfer melalui air daripada melalui udara, dan alasan utama endospora begitu resisten adalah karena kandungan airnya yang sangat rendah.

(18)

STERILISASI

18

Dry Heat

 Penggunaan oven  sterilisasi alat-alat instrument logam.

 Dibutuhkan suhu yang lebih tinggi (160-170

◦C) dan waktu pemaparan yang lebih lama (2 jam).

 Bekerja dengan mengoksidasi ('membakar') komponen sel.

 Insinerasi  Bentuk ekstrem pembakaran mikroorganisme hingga hancur dengan dry heat.

 Prosedur aseptic di laboratorium  panas nyala api.

(19)

 Dry Heat juga memiliki beberapa efek pada mikroba.

 Dapat mengoksidasi sel dan, pada suhu yang sangat tinggi,

mengubahnya menjadi abu.

 Dengan cara: mendehidrasi komponen sel dan dapat

mendenaturasi protein dan DNA, tetapi protein lebih stabil dalam

panas kering daripada panas lembab, dan suhu yang lebih tinggi diperlukan untuk menonaktifkannya.

 Contoh sederhana  nyala api bunsen

(20)

(21)

STERILISASI

21

Metode radiasi

 Radiasi didefinisikan sebagai energi yang dipancarkan dari aktivitas atom dan disalurkan dengan kecepatan tinggi melalui materi

atau ruang.

 Radiasi dapat berperilaku sebagai gelombang atau sebagai partikel, tergantung pada kondisinya.

 Panjang gelombang radiasi elektromagnetik berkisar dari sinar gamma panjang gelombang pendek berenergi tinggi, hingga energi rendah

panjang gelombang sangat panjang di sisi lain.

 Terdiri dari ionisasi dan non-ionisasi.

(22)

 For the most part, only electromagnetic radiations at the gamma ray, X- ray (also called roentgen ray), and ultraviolet ray (UV) levels are suitable for microbial control.

(23)

 Visualisasikan proses iradiasi (bombardir dengan radiasi) pada tingkat sel.

 Ketika sebuah sel dibombardir oleh gelombang atau partikel tertentu, molekulnya menyerap sebagian energi yang tersedia, akan terjadi salah satu dari dua konsekuensi berikut:

1) Radiasi ionisasi  Jika radiasi mengeluarkan elektron orbital dari atom, itu menyebabkan ion terbentuk.

2) Radiasi nonionisasi  Eksitasi atom dengan meningkatkan tingkat energi, tetapi tidak mengionisasi. Eksitasi atomik mengarah pada abnormal dalam molekul.

(24)

Ionisasi

 Oleh sinar gamma (ɣ)

 Panjang gelombang lebih pendek.

 Energi lebih besar  Great penetrating power

 Produksi ion radikal bebas yang sangat reaktif untuk merusak struktur makromolekul DNA dan protein.

 Pada pengawetan makanan  membunuh mikroorganisme patogen dan pembusuk; dan menghambat proses perkecambahan dan pematangan sel

 Digunakan ketika sterilisasi dengan panas tidak diperbolehkan.

 Kelebihan : dapat menembus packaging produk.

(25)

Non-ionisasi

 Oleh cahaya ultraviolet (UV)

 Panjang gelombang 260 nm  diserap oleh komponen Asam Nukleat (purin dan pirimidin) dan asam amino aromatik pada protein

 Menyebabkan kerusakan pada ikatan kimia  kegagalan fungsi sel normal

 Lampu UV  laboratorium, area persiapan makanan, ruang operasi, dan area khusus di RS

 Berbahaya bagi manusia (kulit dan mata)

 Poor penetrating power

(26)

Great penetrating power  dapat menembus packaging produk

Poor penetrating power

(27)

Lampu UV pada biosafety cabinet laboratorium

(28)

(29)

Sinar gamma

(30)

STERILISASI

30

Dengan metode pemisahan

Filtrasi

 Untuk bahan tidak toleran terhadap suhu tinggi.

 Hanya mengisolasi mikroorganisme dari bahan, bukan membunuh!

 Jika bahan dalam fase gas atau cair  pemisahan filter dengan ukuran pori tertentu dengan bantuan pompa hisap untuk melewatkan bahan ke filter.

 Material filter:

 asbestos, sintered glass (dulu)

 membrane filter (bahan cellulose acetate, polycarbonate, dll) (sekarang)

 Umumnya 0,22 μm  menghilangkan bakteri dan mikroorganisme yang lebih besar.

 Mudah tersumbat.

(31)

 Endapan mikroba dapat dianalisis dengan SEM untuk mengetahui morfologinya

(32)

 Filtrasi dengan jumlah kecil  syringe filter

 Dapat diisi dengan membrane filter

(33)

DESINFEKSI

33

 Penggunaan bahan kimia yang dapat mengkoagulasi (mendenaturasi) protein untuk membersihkan benda mati.

 Pemilihan zat kimia dengan pertimbangan:

(1) efektif, bahkan dalam konsentrasi rendah,

(2) memiliki kelarutan baik dalam air atau alkohol dan stabil dalam jangka panjang,

(3) memiliki cakupan luas, dan tidak beracun bagi jaringan sel manusia dan hewan,

(4) sifat tidak korosif atau tidak bernoda

(5) memiliki sifat membersihkan dan menghilangkan bau (6) murah

(7) Ketersediaannya mudah

(34)

(35)

(36)

DESINFEKSI

36

Dengan Alkohol

 Hanya etil dan isopropil alkohol yang cocok untuk kontrol mikroba.

 Mekanisme aksi alkohol sebagian tergantung pada konsentrasinya.

 Konsentrasi > 50%, membran lipid terlarut, mengganggu tegangan permukaan sel, dan mengganggu integritas membran.

 Alkohol yang telah memasuki protoplasma mendenaturasi protein melalui koagulasi, tetapi hanya dalam larutan alkohol-air 50-95%.

 Alkohol absolut (100%) dapat mendehidrasi sel dan menghambat pertumbuhan, tetapi tidak mendenaturasi protein.

(37)

 Although useful in intermediate - to low-level germicidal applications, alcohol does not destroy bacterial spores at room temperature.

 Alcohol can, however, destroy resistant vegetative forms,

including tubercle bacilli and fungal spores, provided the time of

exposure is adequate.

(38)

DESINFEKSI

38

Dengan Halogen

Klorin

 Denaturasi enzim yang dihasilkan bersifat permanen dan menunda reaksi metabolisme.

 Klorin membunuh tidak hanya sel bakteri dan endospora tetapi juga jamur dan virus.

 Keterbatasan utama senyawa klor adalah:

(1) Tidak efektif jika digunakan pada pH basa;

(2) Terlalu banyak bahan organik dapat mengurangi aktivitas; dan (3) Relatif tidak stabil, terutama jika terkena cahaya.

 Klor gas dan cair  eksklusif untuk desinfeksi skala besar; air minum, air limbah dari berbagai sumber.

 Klorinasi hingga konsentrasi 0,6 hingga 1,0 ppm  bahwa air itu aman untuk diminum.

(39)

Iodin

 Zat kimia hitam yang menyengat yang membentuk larutan berwarna coklat ketika dilarutkan dalam air atau alkohol.

 Hadir sebagai iodium bebas dalam larutan (I₂) dan iodofor.

 Cepat menembus sel-sel mikroorganisme, mengganggu berbagai fungsi metabolism, mengganggu hidrogen dan ikatan protein disulfida (mirip dengan klorin).

 Larutan iodin (2% iodine and 2.4% sodium iodide)  antiseptik sebelum operasi dan pengobatan untuk kulit yang terbakar dan terinfeksi.

 Larutan iodin (5% iodine and 10% potassium iodide)  desinfektan untuk barang-barang plastik, instrumen karet, pisau pemotong, dan termometer.

 Tingtur iodin (2% solution of iodine and sodium iodide in 70% alcohol)  antisepsis kulit.

(40)

Iodofor

 Kompleks iodin dan polimer netral seperti polivinilalkohol 

memungkinkan pelepasan iodin bebas secara lambat dan meningkatkan tingkat penetrasi.

 Produk iodophor yang umum dipasarkan = Betadine, Povidone (PVP), dan Isodine mengandung 2-10% dari iodin.

 Digunakan untuk menyiapkan kulit dan selaput lendir untuk operasi dan suntik, scrub tangan bedah, untuk mengobati luka bakar, dan untuk

mendisinfeksi peralatan.

(41)

DESINFEKSI

41

Dengan Fenol

 Dalam konsentrasi tinggi, racun seluler dengan cepat mengganggu dinding dan membran sel dan mendenatursi protein.

 Dalam konsentrasi yang lebih rendah, menonaktifkan sistem enzim tertentu.

 Fenol sangat mikrobisida  menghancurkan bakteri vegetatif (termasuk the tubercle bacillus), jamur, dan sebagian besar virus (bukan hepatitis B), tetapi bukan sebagai sporisida.

 Aktivitas tetap berlangsung meski terdapat bahan organik dan deterjen.

 Namun, toksisitas fenolik  terlalu berbahaya untuk digunakan sebagai antiseptik.

(42)

 Fenol digunakan untuk desinfeksi umum saluran air, tangki limbah, dan tempat penampungan hewan, tetapi jarang diterapkan sebagai

germisida medis.

 Cresol (turunan fenolik sederhana) dikombinasikan dengan sabun  untuk desinfeksi tingkat menengah atau rendah di rumah sakit.

 Ortofenil fenol  bahan utama dalam semprotan aerosol disinfektan.

 Triclosan (secara kimiawi dikenal sebagai diklorofenoksifenol), senyawa antibakteri yang ditambahkan banyak produk, seperti sabun  sebagai desinfektan dan antiseptik dan memiliki efek spektrum luas.

(43)

DESINFEKSI

43

Dengan Hydrogen Peroxide

 Efek pembunuh kuman oleh aksi oksigen langsung dan tidak langsung.

 Oksigen membentuk radikal bebas hidroksil yang sangat beracun dan reaktif terhadap sel.

 Meskipun sebagian besar sel mikroba menghasilkan katalase untuk menonaktifkan hidrogen peroksida secara metabolik, ia tidak dapat menetralkan jumlah hidrogen peroksida yang masuk ke dalam sel selama desinfeksi dan antisepsis.

 Hidrogen peroksida bersifat bakterisidal, virucidal, dan fungisidal dan, dalam konsentrasi yang lebih tinggi, sporicidal.

(44)

 Sebagai antiseptik, hidrogen peroksida 3%  pembersihan kulit dan luka, perawatan luka baring, dan obat kumur.

 Hidrogen peroksida juga merupakan disinfektan serbaguna untuk lensa kontak lunak, implan bedah, peralatan plastik, peralatan, perlengkapan tidur, dan interior ruangan.

(45)

DESINFEKSI

45

Dengan Detergent

 Deterjen adalah zat organik kompleks yang bertindak sebagai surfaktan.

 Kebanyakan deterjen anionik (bermuatan negatif) memiliki daya mikrobisida terbatas.

 Sabun masuk dalam kelompok detergent.

 Menyerang membrane sel, hingga kehilangan permeabilitas pada membrannya.

 Senyawa amonium kuarterner menyebabkan kebocoran sitoplasma mikroba, mendenaturasi protein, dan menghambat metabolisme.

 Konsentrasi sedang  efektif terhadap beberapa bakteri gram positif, virus, jamur, dan ganggang.

 Konsentrasi rendah  hanya memiliki efek mikrobistatik.

(46)

(47)

Amonium kuartener

 Dalam pengenceran 1: 100 hingga 1: 1.000, quat dicampur dengan agen pembersih untuk membersihkan lantai, furnitur, permukaan peralatan, dan toilet.

Sabun

 Mikrobisida lemah, dan hanya menghancurkan sel yang sangat sensitif seperti agen gonore, meningitis, dan sifilis.

 Sebagai agen pembersih dan pembersih dalam industri dan rumah.

 Menghilangkan secara mekanis sejumlah besar permukaan tanah, minyak, dan kotoran lain yang mengandung mikroorganisme.

 Sabun memberikan sifat pembasmi kuman yang lebih besar ketika dicampur dengan agen kimia lain, seperti chlorhexidine atau iodine.

(48)