STERILIZATIONSTERILIZATION FOR FOR BIOPROCESS BIOPROCESS

GIYARTO

Jurusan Teknologi Hasil PertanianFakultas Teknologi Pertanian

Universitas Jember20142014

11

KOMPETENSI DASARKOMPETENSI DASAR

Mahasiswa mampu menerapkan prinsip sterilisasi dan disinfeksi dalam produksi

bioproses secara benar

TOPIK BAHASANTOPIK BAHASANPendahuluan Prinsip Sterilisasi - Desinfeksi (Asepsis)Metode Sterilisasi - DesinfeksiAplikasi Sterilisasi - DesinfeksiProses Thermal dalam Pengolahan Pangan

TERMINOLOGITERMINOLOGI Kontaminasi: introduksi/pemaparan mikroba pada bahan steril Asepsis : pencegahan mikroba kontaminan dengan membunuh,

memindahkan atau mencegah masuknya pada bahan steril. Sterilisasi: pembebasan suatu benda dr semua jenis kehidupan Desinfeksi : penghilangan mikroba patogen (kecuali spora bakteri)

menggunakan bahan kimia (desinfektan). Bakterisida : bahan kimia atau fisika yang dapat membunuh sel

vegetatif (non-spore forming) bakteri. Bakteriostatik: bahan kimia yang bisa mencegah pertumbuhan

(multiplikasi) sel bakteri. Antibiotik : senyawa yg diproduksi oleh suatu mikroba, dan dapat

menghambat atau membunuh mikroba lain Fermentasi : proses pengubahan senyawa makromolekul menjadi

mikromolekul dengan melibatkan aktivitas mikroba

Apa itu Produk Fermentasi ?

Suatu bahan yang dihasilkan oleh organisme TERTENTU, baik secara tunggal (mono) atau banyak (multi), di dalam media nutrisi (substrat).

Apa yang terjadi jika fermentasi diinvasi oleh mikrobia asing yang tidak dikehendaki?

Terjadi KONTAMINASI .......????KONTAMINASI .......????

AKIBAT TERJADI AKIBAT TERJADI KONTAMINASIKONTAMINASI

Media harus mendukung utk pertumbuhan mikroba produksi & kontaminan, shg produktivitas menurun

Kontaminan bisa mengacaukan fermentasi (sistem kontinyu)

Kontaminan bisa mencemari produk fermentasiKontaminan dapat menghasilkan senyawa yang

mengakibatkan ekstraksi produk sulit dilakukanKontaminan dapat mendegradasi produk Kontaminan yang berupa bakteriophage dapat

menyebabkan lisis sel mikroba produksi

HOW TO AVOID HOW TO AVOID CONTAMINATION ?CONTAMINATION ?

PPenggunaan inokulum murni (isolat) Sterilisasi media Sterilisasi bioreaktor dan alat pendukungnya Sterilisasi semua bahan yang ditambahkan

selama fermentasiPemeliharaan kondisi aseptis selama fermentasi

PRINSIP ASEPTIS PRINSIP ASEPTIS

SterilisasiSterilisasi DesinfeksiDesinfeksi

Asepsis

Sterilization Disinfection

Heat RadiationChemical Heat Chemical

Steam

Dry heat

Gas

Liquid

Gamma Boiling water Phenol

Heat or chloramines solution

Hexachlorophene

70% AlcoholEthylene oxide

Formalin

Glutaric Aldehyde

TEKNIK TEKNIK A ASEPTIS SEPTIS Suatu sistem bekerja yang menjaga sterilitas saat

menangani pengkulturan mikroba untuk mencegah kontaminasi terhadap kultur mikroba yg diinginkan

Dasar : adanya partikel debu yang mengandung mikroba (sel vegetatif ; spora) yang dapat masuk ke dalam alat/bahan atau mengendap di area kerja, dan/atau jatuh dari operator.

Aplikasi teknik aseptik akan meminimalisir material yang digunakan untuk kontrol agen pengontaminasi

KAPAN KAPAN TEKNIK TEKNIK A ASEPTIS SEPTIS DDIGUNAKANIGUNAKAN??

Saat bekerja dgn mikroba hidup & media tumbuhnya Tak ingin larutan berubah sifat akibat aktivitas

mikroba Saat bekerja menggunakan agen /senyawa berbahaya

Contoh :Contoh : Mentransfer biakan dari media satu ke media lainnya Memfilter media /serum dan enumerasi bakteri dengan

cara filtrasi Membuka dan merehidrasi kultur bakteri terliofolisasi Melabel bahan radioaktif dan berbahaya/toksin

ATURAN ATURAN U UMUM MUM T TEKNIK EKNIK AASEPTISSEPTIS

Meja kerja sebaiknya jauh dari sesuatu yg dapat menciptakan aliran udara

Pastikan meja kerja bersih dan usap dg desinfektan Semua peralatan yg digunakan harus steril dan diatur

sehingga meminimalisir pergerakan tangan Membakar mulut/ bagian tepi suatu alat (jika perlu) Pakai sarung tangan lateks dan ganti secara berkala Hindari percakapan saat bekerja dengan mikroba Cuci tangan sebelum dan sesudah bekerja

ALAT ALAT PRAPRAKKTTEEKK AASEPTISSEPTIS

Autoklaf (Autoclave)Biological Safety Cabinet atau Laminar Air Flow OvenFilter apparatus dan kertas membran filterBunsen burner, loop incinerator , lampu spiritusGas torchSprayer (botol semprot)

STERILISASISTERILISASI

PENGERTIANPENGERTIAN STERILISASISTERILISASI

Sterilization refers to any processes that effectively kills or eliminates transmissible agents (e.g: fungi, bacteria, viruses, spore forms etc.) from a surface, equipment, foods, medications, or biological culture medium.

Sterilization can be achieved through application of heat, chemicals, irradiation, or filtration.

Jenis Teknik Sterilisasi – Secara mekanik, – Secara fisik,– Secara kimiawi.

1. 1. STERILISASTERILISASSI I MMEKANIEKANISSPenggunaan filter berpori sangat kecil (0.22 μm

atau 0.45 μm) sehingga sel mikroba tertahan. Cara ini ditujukan untuk sterilisasi bahan yang

peka panas, misal: enzim, serum dan antibiotik.

APARATUS STERILISASI APARATUS STERILISASI CARA FILTRASICARA FILTRASI

SMALL GROUP SMALL GROUP DISCUSSIONDISCUSSION

Lakukan diskusi kelompok (±15 menit) topik : – Mekanisme kerja filtrasi untuk sterilisasi– Pada kondisi seperti apa metode filtrasi

dapat digunakan untuk sterilisasi – Apa kelebihan dan kelemahan metode ini

Buatlah resume hasil diskusi grup Saudara

22. STERILISASI . STERILISASI K KIMIAWI IMIAWI Bahan kimia dapat digunakan untuk sterilisasi. Pemanasan merupakan cara paling realistis

untuk menghilangkan agen kontaminan, tapi hal itu tidak bisa diterapkan untuk material yang sensitif pada panas, seperti :materi biologis, serat optik, elektronik, dan sebagian plastik.

Bahan kimia banyak digunakan untuk bahan sanitizer, sanitasi peralatan dan lingkungan

DESINFEKSIDESINFEKSIPenggunaan senyawa kimia (desinfektan)Prosesnya sering disebut desinfeksiBahan kimia yang sering digunakan

sterilisasi – Ethyl alcohol– Ethylene oxide– Formaldehyde– Hydrogen peroxide– Chlorine dioxide– Peracetic acid

TIPE STERILISASI TIPE STERILISASI KIMIAWIKIMIAWI

Senyawa kimia dapat digunakan untuk:a)Sterilisasi Gas (misal : Fumigasi)b)Sterilisasi Liquid (misal : larutan klorin)

Umumnya, praktek sterilisasi dengan bahan kimia memiliki kerugian adanya bahaya bagi kesehatan penggunanya (seperti keracunan, mudah terbakar, iritasi, karsinogen, berbahaya bagi organ tubuh, dsb)

33. STERILISASI . STERILISASI FFISIISISS PemanasanPemanasana. Pemijaran : membakar alat pada api scr langsungb. Panas kering: oven suhu ± 60-1800C. Cara ini

cocok untuk alat yang terbuat dari logam & kaca.c. Uap air panas: mirip dengan mengukus. Cara ini

lebih tepat (cocok) untuk bahan mengandung air supaya tak terjadi dehidrasi.

d. Uap air panas bertekanan : dengan autoklaf : meningkatkan penetrasi panas pada bahan.

TYNDALISASITYNDALISASI Konsep kerja metode ini mirip pengukusan. Lebih tepat untuk bahan mengandung air,

namun peka/sensitif tekanan atau suhu tinggi. Misalnya :

– SUSU jika disterilkan dengan suhu tinggi akan merusak komponen protein (koagulasi)

– BAHAN YANG BERPATI jika disterilkan pada suhu bertekanan dan kondisi pH asam akan terhidrolisis

DRY DRY H HEAT EAT SSTERILIZATIONTERILIZATION

Sterilisasi menggunakan udara panas keringAlat yang digunakan adalah oven, suhu 180oC

dan lama ±2-3 jamCara ini digunakan untuk sterilisasi alat gelas,

( cawan petri, pipet ukur, labu erlenmeyer, dll).

APLIKASI STERILISASIAPLIKASI STERILISASIMembebaskan semua organisme hidup dari suatu

benda

Sterilisasi mutlak/absolut Sterilisasi komersial Pasteurisasi Blanching Boiling

Coba diskusikan dengan kelompok Saudara apa pengertian istilah-istilah tsb

HEAT STERILIZATIONHEAT STERILIZATION

AUTOCLAVESAUTOCLAVES Autoclaves commonly use steam heated to 121oC

(250oF), at 15 psi above atmospheric pressure. Solid surfaces are effectively sterilized when heated

this temperature for at least 15 minutes or to 134oC for a minimum of 3 minutes.

However, liquids and instruments packed in layers of cloth require a much longer time to reach a sterilizing temperature.

After sterilization, autoclaved liquids must be cooled slowly to avoid boiling over when the pressure is released.

Biological indicators can also be used to independently confirm autoclave performance.

Simple bioindicator devices are commercially available based on microbial spores.

Most contain spores of the heat resistant microbe Bacillus stearothermophilus, among the toughest organisms for an autoclave to destroy.

RADIATION RADIATION STERILIZATIONSTERILIZATION

WHAT WHAT IS IS RADIOACTIVE RADIOACTIVE STERILISTERILIZZATIONATION??

Radioactive sterilisation is used to kill off any bacteria, insects or mould in food or any bacteria on hospital machinery and tools, in order to prevent infection from being passed from person to person.

IRRADIASI vs MIKROBAIRRADIASI vs MIKROBA Energi ionisasi yg dihasilkan oleh radiasi mampu

membunuh atau menghambat mikroba Irradiasi : sterilisasi pd suhu rendah, yg

menyebabkan oksidasi lemak dan denaturasi protein Saat radiasi dipaparkan ribuan atom dan molekul bisa

melepas elektron berenergi tinggi. Energi elektron tsb mampu melepas elektron atom lain & mengkonversi- nya menjadi ion-ion.

Peningkatan energi dan ionisasi mempengaruhi sistem biologis (pelepasan elektron menyebabkan DNA/ material genetik sel rusak

Akibatnya sistem metabolisme sel rusak ....... sel mati

3535

RADIATION RADIATION STERILIZATION STERILIZATION

Advantages:– Clean process– Dry process– Ensures full exposure of object from all directions

Disadvantages:– Posses threat to humans (radiation)– Lengthy process– Requires very qualified personnel

HOW DOES IT WORK?For instance with hospital tools, the tools would be

put in a box. Then a source of radioactivity will be put in the box. The gamma rays in the source of radioactivity, will

kill the bacteria on the materials or tools to prevent the spread of infection

Penyinaran dengan UVPenyinaran dengan UV

Sinar UV bisa membunuh sel mikroba yg menempel pada permukaan (interior Safety Cabinet, kemasan)

Sinar UV memiliki efek kimia terhadap sel mikroba

TUGAS INDIVIDU TUGAS INDIVIDU 1. Tuliskan resume hasil diskusi kelompok 2. Uraikan prinsip kerja autoclave3. Jelaskan pengertian istilah-istilah :

a. Sterilisasi mutlak/absolutb. Sterilisasi komersialc. Pasteurisasid. Blanching

Dikumpulkan pada pertemuan pertama minggu depan

SPIRIT MOTIVATIONSPIRIT MOTIVATIONTak ada sesuatu pun yang pernah

berhasil dengan baik, jika pelaksanaanya tidak dilandasi oleh

niat yang kuat