Kontrol MikroorganismeKontrol Mikroorganisme(Sterilisasi – Disinfeksi)(Sterilisasi – Disinfeksi)

BAGIAN MIKROBIOLOGIBAGIAN MIKROBIOLOGI

FK UNDIPFK UNDIP

INFECTION

Environment

Agent Host

lingkungan biologis (manusia, binatang, tumbuhan)

lingkungan fisik (air, udara, tanah)

Kontrol mikroorganisme

•Membunuh mikroorganisme,

biasanya digunakan istilah cide atau cidal,misal bactericide (bactericidal), fungicide, virucide, sporocide.

•Menghambat pertumbuhan mikroorganisme,

biasanya disini digunakan istilah static.

sterilisasi

usaha untuk membebaskan sesuatu dari mikroorganisme secara keseluruhan,

baik bentuk vegetatif maupunbentuk spora, termasuk virus.

Tentunya metode ini hanya dapat diterapkan terutama untuk benda-benda mati.

Untuk mengontrol mikroorganisme pada manusia tentunya harus menggunakan cara yang aman

bagi tubuh manusia tersebut.

sanitasi

usaha untuk meminimalkan jumlah mikroorganisme dalam suatu ruang lingkup yang besar

dan umumnya berhubungan dengan tata ruang dan lingkungan.

Misalnya penyiapan makanan untuk industri makanan atau restoran, sanitasi air pada perusahaan air minum,

tata ruang dan bangunan untuk perumahan penduduk

untuk mengatur saluran comberan, sumur dan WC.

METODE FISIK

Panas Panas kering Red heat

Flaming

Hot air oven

Infrared radiation

Incineration

Panas lembab < 100oC Pasteurisasi

Inspisasi

100oC Tindalisasi

Perebusan

Penguapan

> 100oC Otoklaf

Radiasi Ionisasi

Non-ionisasi

Filtrasi

Tabel: Berbagai metode yang digunakan untuk kontrol mikroorganisme

METODE KIMIA

Disinfektan Larutan

Gas

AntiseptikLarutan

Antibiotik - Kemoterapi

Topikal

Sistemik

Kriteria Jenis Bahan Kimia Antimikroba

Toksisitas Spesifitas

1. Disinfektan +++ -

2. Antiseptik ++ -

3. Kemoterapeutik, Antibiotik + +++

kontrol mikroorganisme dengan metode yang tidak spesifik (artinya tidak dapat membedakan

antara sel mikroorganisme atau sel host), baik cara fisik maupun kimia

antimikroba yang kerjanya spesifik (khusus membunuh mikroba, berpengaruh minimal pada sel host),

?

Faktor-faktor yang Berpengaruh pada Kerja Antimikroba

•Waktu yang dibutuhkan untuk membasmi populasi mikroorganisme pada sterilisasi bervariasi.

Bakteri lebih mudah terbunuh pada saat aktif membelah

•Jumlah mikroorganisme, makin banyak mikroorganisme yang harus dibasmi,

makin lama waktu yang diperlukan.

•Variasi populasi. Bila hanya satu spesies kuman dalam suatu campuran,

akan lebih mudah membasminya dibandingkan dengan bila bahan yang disterilkan tersebut

mengandung berbagai spesies maupun jenisnya (bakteri, jamur, virus, spora).

Spesies, contohnya N. gonorrhoeae lebih sensitif terhadap panas dibandingkan Staphylococcus aureus.

•Lingkungan: suhu, pH, bahan terlarut (garam, bahan organik, ion). Bahan yang mengandung

darah, nanah dan sebagainya. akan menghambat kerja sterilisasi.

•Waktu kontak, intensitas, konsentrasi atau dosis antimikroba.

Faktor-faktor yang Berpengaruh pada Kerja Antimikroba

(lanjt.)

Cara Kerja Antimikroba

1. yang kurang selektif: membuat kerusakan besar pada beberapa bagian sel,

umumnya adalah cidal. Contoh: panas, radiasi, beberapa bahan disinfektan,

2. moderat selektif,

3. paling selektif, ini umumnya adalah kelompok antibiotik yang mempunyai toksisitas selektif,

artinya toksik terhadap bakteri, tetapi tidak toksik terhadap jaringan host.

Target seluler antimikroba

baik fisik maupun kimia secara umum dikategorikan menjadi 4 golongan, yaitu:

• Dinding sel

• Membran sel

• Proses sintesis seluler (DNA, RNA)

• Protein

Antimikroba yang Berefek pada Dinding Sel

Beberapa tipe agen kimia merusak dinding sel dengan menghambat sintesis, mencerna atau merusak permukaan.

Contoh antimikroba kelompok ini adalah antibiotik penicillin, enzim lysozyme dan lysostaphin.

Sedangkan golongan antiseptik adalah kelompok detergent dan alkohol.

Dinding sel memelihara integritas struktur mikroorganisme

Antimikroba yang Berefek Pada Membran Sel

Semua mikroorganisme mempunyai membran sel yang tersusun atas lipid dan protein dua lapis (lipid bilayers),

termasuk virus yang berselubung (envelop).

Struktur lipid bilayer merupakan molekul dengan bagian polar (bagian yang larut dalam air, hidroflik)

yang menghadap ke luar, sedangkan bagian nonpolar menjulur saling berhadapan.

Dengan struktur ini membran akan tidak terlalu mudah dilewati molekul dari luar yang akan masuk ke dalam sel.

Bahan surfatctan merupakan molekul polar yang mempunyai bagian hidrofobik dan hidrofilik.

Dengan struktur tersebut bahan surfactan akan dapat menyisip pada membran sel,

dan masuk ke dalam bagian polar lipid bilayers, membuat disintegritas membran tersebut.

Molekul surfactan

Lipid bilayers

Sitoplasma

Sitoplasma

Cara kerja surfactan pada membran sel.Kerusakan membran sel membuat kebocoran masuk dan ke luar sel.

Antimikroba yang Berefek pada Sintesis Protein dan Asam Nukleat

Protein merupakan kemponen utama sel, sehingga dengan terganggunya sintesis protein pada sel tersebut

akan merusak struktur dan fungsi sel tersebut.

Contoh antimikroba yang merusak sintesis sel ini adalah chloramphenicol.

Chloramphenicol akan berikatan dengan ribosom, sehingga translasi protein terganggu.

Antimikroba yang Merubah Fungsi Protein

Sel mikroba berisi berbagai jenis protein yang hanya berfungsi bila mereka tetap dalam bentuk konfigurasi

tiga dimensi yang normal (konformasi), contohnya adalah enzim.

Denaturasi menyebabkan perubahan lipatan bentuk sekunder

dan tersier protein, sehingga bentuk kumparan atau tekukannya tidak seperti aslinya.

Denaturasi dapat terjadi karena panas lembab atau pengaruh bahan-bahan kimia pelarut organik kuat

(mis.: alkohol, asam, dan fenol) atau ion-ion metal yang melekatkan diri pada bagian aktif protein

dan mencegah interaksinya dengan substrat yang cocok.

STERILISASI METODE FISIK

Sterilisasi Panas

panas kering (dry heat) panas lembab (moist heat).

Denaturasi enzim, membran sel, DNA, RNA dan ribosom oleh panas lembab

terjadi lebih cepat dibandingkan panas kering.

Panas kering dapat mengokidasi sel, bahkan bila panasnya tinggi dapat mereduksinya menjadi abu.

Hubungan metode, intensitas dan waktu dalam sterilisasi panas.

Dry heat Moist heat

Temperature (oC) Waktu Temperature (oC) Waktu

120 480 menit 100 1200 menit

140 150 menit 110 150 menit

160 60 menit 115 50 menit

170 40 menit 121 15 menit

180 20 menit 125 6,5 menit

130 2,5 menit

Hal-hal yang mempengaruhi sterilisasi panas:

Keasaman (pH): membantu sterilisasi. Untuk praktisnya dapat ditambahkan 2% Na-bicarbonate

dalam air untuk merebus peralatan.

Konsentrasi tinggi dari bahan organik (gula, protein dan lemak) meningkatkan resistensi mikroorganisme.

Sedangkan konsentrasi garam dapat menaikkan atau menurunkan tergantung jenis mikroorganismenya.

Sel yang kering termasuk spora meningkatkan resistensi. Obyek yang kering memerlukan waktu lebih lama untuk sterilisasi.

Spesies dan jenis mikroorganisme.

Dengan panas lembab bentuk vegetatif umumnya bakteri, jamur dan virus

akan mati dalam pada 80 oC selama 20 ‘, tetapi N. gonorrhoeae hanya perlu 3 menit,

sedangkan Staph. aureus perlu waktu 60 menit.

Beberapa pengecualian: T. pallidum (43 oC, 10 menit),

Virus poliomyelitis (75 oC, 30 menit),

Virus hepatitis (60 oC, 10 jam),

Spora (121 oC 10 menit).

Hal-hal yang mempengaruhi sterilisasi panas:

Sterilisasi Panas Kering

. Red heat

Merupakan sterilisasi alat-alat logam kecil, misalnya ose, jarum.Cara: memanaskan diatas api Bunsen sampai berwarna merah.

Nyala api Bunsen dapat mencapai suhu 1.870 oC.

Flaming dan Incineration

Flaming merupakan metode sterilisasi panas kering menggunakan api atau koil listrik panas atau radiasi infra red.

Suhu yang dapat dicapai berkisar 800 – 6.500 oC.Terutama digunakan untuk sterilisasi mulut botol atau tabung,

tutup botol atau tabung, pipet.Cara: melewatkannya beberapa kali di atas api.

Istilah incineration biasanya digunakan untuk sterilisasi dengan panas tinggi,

di atas 1.000 oC dengan tujuan untuk menghancurkan bahan infektif berbahaya,

misalnya jarum, sampel, material kultur, verban luka dan sebagainya, sehingga bahan dan wadahnya hancur jadi abu.

Sterilisasi dengan menggunakan oven sehingga yang bekerja adalah udara panas kering.

Waktu sterilisasi yang biasa digunakan adalah 160 oC – 180 oC dengan waktu selama 2 – 4 jam.

Dengan panas kering bentuk vegetatif bakteri umumnya terbunuh dengan pemanasan 100 oC selama 60 menit, sedangkan untuk spora jamur 115 oC, spora

bakteri 120 – 160 oC.

Terutama untuk mensterilkan alat-alat gelas, bahan minyak, kristal (tepung) yang rusak dengan uap dan

alat logam yang korosif bila menggunakan uap.Metode ini kurang cocok untuk mensterilkan platik,

kain atau kertas.

Hot air oven

c. Hot air oven

Sterilisasi dengan menggunakan oven sehingga yang bekerja adalah udara panas kering. Waktu sterilisasi yang

biasa digunakan adalah 160oC - 180oC dengan waktu selama 2 – 4 jam.

Dengan panas kering bentuk vegetatif bakteri umumnya terbunuh dengan pemanasan 100oC selama 60 menit, sedangkan untuk spora jamur 115oC, spora bakteri

120 – 160oC.Terutama untuk mensterilkan alat-alat gelas, bahan

minyak, kristal (tepung) yang rusak dengan uap dan alat logam yang korosi bila menggunakan uap.

Metode ini kurang cocok untuk mensterilkan platik, kain atau kertas.

Sterilisasi Panas Lembab (Moist Heat)

Sterilisasi Di Bawah 100oC

Pasteurisasi

Inspisasi

Terutama digunakan untuk makanan segar seperti susu, jus buah atau anggur,

yang dikawatirkan terkontaminasi saat pemrosesan. Ada dua metode pasteurisasi:

Flash pasteurization:

suhu dinaikan dengan cepat ke 71 oC, dipertahankan 15 detik, cepat didinginkan.

Cara ini lebih menguntungkan karena perubahan rasa lebih kecil, membunuh mikroorganisme tahan panas lebih baik,

waktu lebih cepat sehingga untuk sterilisasi poduksi makanan lebih menguntungkan.

Batch pasterization:

dipanaskan 63-66 oC selama 30 menit.

Pasteurisasi

Inspisasi

Metode ini terbatas penggunaanya, terutama pada laboratorium, yaitu untuk pembuatan media

yang bahan tersebut akan rusak dengan suhu tinggi. Panas yang digunakan adalah 75 – 85oC, selam 1 jam untuk telur,

dan 2 jam untuk serum.

Ultrahigh temperature (UHT)

merupakan metode lain untuk sterilisasi susu.

Dengan cara ini susu akan lebih tahan lama dari proses pembusukan.

Caranya adalah dengan pemanasan 134 oC selama 1 – 2 detik.

Pasteurisasi

Merupakan proses menurunkan populasi mikroba dengan panas ringan.

Jadi tidak semua mikroorganisme terbasmi, tetapi kebanyakan mikroba pathogen yang tidak membentuk spora,

yang sering ditularkan melalui makanan, seperti bakteri Salmonella sp. (keracunan makanan),

Campylobacter jejuni (gastroenteritis),Listeria monovytogenes (Listeriosis),

Brucella sp (undulans fever),Coxiella burnetii (Q fever),

M. tuberculosis dan M. bovis (tuberculosis) dan beberapa penyakit enterik lain.

Selain itu juga untuk menunda pembusukan.

Sterilisasi Pada 100oc

Perebusan

Penguapan

perebusan selama 30 menit, semua jenis patogen akan terbunuh, kecuali bentuk spora.

Metode ini dapat digunakan untuk sanitasi peralatan untuk bayi, makanan dan pakaian.

Perebusan

Uap air akan bersuhu 100 oC pada 76mmHg.

Dengan metode penguapan ini penetrasi uap panas akan lebih mudah menjangkau daerah-daerah tersembunyi material yang didisinfeksi asal tempatnya tertutup rapat.

Keuntungan lain adalah material yang disterilkan

tidak terendam dalam cairan, sehingga tidak terlalu basah.

Banyak digunakan untukdisinfeksi peralatan logam, gelas, maupun kain.

Alat yang biasa digunakan: Arnold sterilizer.

Penguapan

STERILISASI BERTINGKAT (INTERMITEN)

Sterilisasi bertingkat digunakan dengan cara perebusan atau penguapan

dengan suhu maksimal 100oC selama 30 – 60 menit. Kemudian bahan tersebut dibiarkan pada suhu normal selama 24 jam.

Dalam suhu normal tersebut bentuk spora akan berubah menjadi bentuk vegetatif,

kemudian dipanaskan lagi dengan cara yang sama dan secara intermiten selama 3 hari.

Metode ini terutama cocok untuk sterilisasi bahan bentuk laruan,

misalnya media pertumbuhan bakteri, dan kurang cocok untuk peralatan dan pakaian,

Sterilisasi Di Atas 100 oC

Tekanan udara di permukaan laut adalah 1 atm atau 76 cmHg, atau 15 pound per square inch (psi).

Pada tekanan normal ini suhu yang dapat dicapai oleh uap maksimal adalah 100 oC. Peningkatan tekanan udara akan meningkatkan suhu uap.

Peningkatan tekanan menjadi 15 psi akan meningkatkan suhu 109 oC, 25 psi meningkatkan 115 oC,

30 psi (2 atm) meningkatkan 121oC.

Dari penelitian menunjukkan bahwa dengan suhu 121 oC selama 10 – 40 menit

cukup untuk membasmi seluruh jenis mikroorganisme, termasuk bentuk spora.

Sterilisasi panas lembab bertekanan dapat dilakukan dengan autoclave.

Autoclave merupakan peralatan berbentuk silinder matal dengan tutup rapat yang dilengkapi dengan rak

untuk penempatan material yang disterilkan di atas air bahan dasr uap, dan kelep-kelep pengatur tekanan dan suhu.

Adanya udara dalam ruang sterilisasi akan mengakibatkan:

•Turunnya suhu pemanasan.

•Udara akan menghambat penetrasi uap ke pori-pori material.

•Kondensi udara yang lebih padat dari uap cenderung membentuk lapisan bawah autoclave sehingga menghambat pemanasan yang adekuat.

. Autoclave sederhana dengan bahan bakar gas.

Pengaruh Dingin dan Pengeringan Pada Kontrol Mikroorganisme

Prinsip dari pemanfaatan suhu rendah dalam kontrol mikroorganisme adalah untuk menghambat pertumbuhan mereka

selama menunggu pemrosesan atau untuk penyimpanan.

Dengan suhu dingin ini, aktivitas seluler mereka berhenti. Beberapa memang terbunuh dengan cara ini,

tetapi sebagian besar hanya menghentikan aktivitas selulernya, dan dapat aktif kembali pada suasana yang sesuai.

Pengeringan atau desikasi

akan membunuh kebayakan bakteri patogen, tetapi beberapa bakteri seperti staphylococcus, streptococcus dan M. tuberculosis relative tahan

terhadap suasana kering, khusunya bila terlindung oleh nanah

atau sputum yang mengering.

Resistensi terhadap kekeringan juga terjadi pada spora (jamur dan bakteri)

dan virus (khusunya yang tidak berselubung).

Lyophilization

merupakan teknik gabungan pendinginan dan pengeringan, digunakan untuk menyimpan mikroorganisme

sehingga tahan bertahun-tahun. Liofilisasi dikerjakan dengan cara mendinginkan mikroorganisme

dengan es kering yang kemudian dilanjutkan dengan vakum tekanan tinggi

untuk mengisap airnya.

Sterilisasi Radiasi

energi yang dipancarkan oleh aktivitas atomik dan dapat menembus benda atau ruang.

Pancaran radiasi dapat berupa gelombang atau partikel.

Radiasi gelombang elektromagnet

berkisar antara gelombang pendek dengan energi tinggi dari sinar gamma

dan gelombang radio yang mempunyai gelombang sangat panjang.

Dari berbagai jenis gelombang elektromagnet ini hanya sinar gamma,

sinar X dan sinar ultra violet

yang dapat digunakan sebagai alat kontrol mikroorganisme

Radiasi partikel

terdiri atas partikel subatomik, seperti elektron, proton dan netron

yang dibebaskan oleh atom. Partikel radiasi yang dapat digunakan sebagai antimikroba

adalah elektron yang mempunyai kecuali tinggi,

yang disebut juga sebagai partikel β atau sinar katoda. Kedua jenis radiasi ini bisa didapatkan di alam

atau dapat dihasilkan dengan alat buatan manusia.

10-8 10-3 10-1 100 400 800 10 106 109

Infrared/Heat rays

Visible

UltravioletX-rays

Gamma rays

Cosmis rays

Radiowaves

Radar

Television

Microwaves

Radio

Panjang Gelombang Dalam nm

Ionizing radiation NonIonizing radiation

Shorter wavelengths Longer wavelengths

Sterilisasi dengan Gelombang Suara (Ultrasonic)

Gelombang suara frekuensi tinggi (ultrasonic)diketahui dapat merusak sel.

Mikroba yang paling sensitif terhadap metode sterilisasi ini adalah kuman bentuk batang Gram-negatif,

sedangkan yang paling resisten adalah kokus Gram-positif, spora jamur dan spora bakteri.

Sterilisasi Filtrasi

Prinsip sterilisasi metode filtrasi sangat sederhana, yaitu dengan melewatkan cairan yang akan disterilkan melalui saringan yang mempunyai lubang cukup kecil,

sehingga mikroba tidak mampu melewatinya.

Sterilisasi filtrasi terutama digunakan untuk mensterilkan cairan yang tidak tahan panas,

misalnya serum, vaksin, obat, enzim dan sebagainya. Filtrasi juga digunakan untuk menyaring udara ruangan,

misalnya HEPA (high efficiency particulate air) filters.