PERTUMBUHAN DAN PENGENDALIAN MIKROORGANISME
1.
PERTUMBUHAN MIKROORGANISME
A. DEFINISI PERTUMBUHAN MIKOORGANISME Pertumbuhan komponen
di
dapat
dalam
sel
didefinisikan
sebagai
hidup.
organisme
Pada
pertambahan
secara
multiseluler,
teratur
semua
pertumbuhan
adalah
peningkatan jumlah sel perorganisme, dimana ukuran sel juga menjadi lebih besar. Pada organisme
uniseluler
yang
disebut
pertumbuhan
adalah
pertambahan
jumlah
sel, yang berarti juga pertambahan jumlah organisme. Umur suatu sel ditentukan setelah pembelahan sel selesai. Sedangkan umum kultur ditentukan dari waktu atau lamanya inkubasi. Ukuran sel tergantung dari kecepatan pertumbuhan. Semakin baik zat nutrisi di dalam substratnya mengakibatkan pertumbuhan sel semakin cepat. B. SYARAT-SYARAT PERTUMBUHAN MIKROORGANISME Mikroorganisme
untuk
pertumbuhannya
memerlukan
nutrisi
dan
faktor
lingkungan untuk kelangsungan hidupnya. Mikroorganisme memerlukan komponen-komponen tertentu untuk pertumbuhannya, yaitu : 1. Energi,
mikroorganisme
kebutuhan
energinya,
Mikroorganisme energinya, oksidasi
dapat
fototrof
sedangkan senyawa
yaitu
dibedakan :
2
mikroorganisme
menggunakan
mikroorganisme
organik
menjadi
seperti
cahaya kemotrof
glukosa
atau
kelompok
fototrof matahari
sumber
berdasarkan
dan
kemotrof.
sebagai
energi
senyawa
sumber
berasal
dari
anorganik
seperti
mikroorganisme
dapat
H2S atau NaNO2. 2. Sumber
karbon,
berdasarkan
kebutuhan
karbonnya
dibedakan menjadi 2 kelompok, yaitu : mikroorganisme autotrof dan heterotrof. Mikroorganisme anorganik
(CO2)
autotrof
adalah
sebagai
mikroorganisme
sumber
karbonnya,
yang
menggunakan
sedangkan
karbon
mikroorganisme
heterotrof memerlukan sumber karbon organik, misalnya glukosa. 3. Sumber
nitrogen,
mikroorganisme
mengambil
sumber
N
dalam
bentuk
gas
nitrogen, amonium, garam nitrat atau berupa N dari senyawa organik (mis. asam amino). 4. Elemen non metal, terutama sulfur dan fosfor. Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 1
5. Elemen metal, terdiri dari Ca2+, Zn
2+,
Na, Cu2+, Mn2+ ,Mg2+, Fe2+, Fe2+ dalam
bentuk garam-garam anorganik. Ion-ion ini berperan penting dalam osmoregulasi, mengatur aktivitas enzim, dan transfer elektron. 6. Vitamin, penting dalam pertumbuhan sel dan diperlukan dalam jumlah sedikit. Juga berperan sebagai koenzim. 7. Air, semua sel memerlukan air dalam mediumnya sebagai pelarut, sehingga nutrien dengan berat molekul rendah dapat melewati membran sel. Medium
pertumbuhan
mikroorganisme,
harus
memenuhi
persyaratan
sebagai
berikut : 1. Mengandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan mikoorganisme. 2. Mempunyai tekanan osmosa, tegangan permukaan, dan pH yang sesuai dengan kebutuhan mikroba. 3. Media
harus
dalam
keadaan
steril,
artinya
sebelum
ditanami
mikroorganisme
yang diinginkan, tidak ditumbuhi oleh mikroba lain yang tidak diharapkan. C. BENTUK, SUSUNAN, DAN SIFAT MEDIA Bentuk, susunan, dan sifat media ditentukan oleh senyawa penyusun media, persentase campuran, dan tujuan penggunaan. 1. Bentuk Media Ditentukan gelatin
,
maka
oleh
ada
dikenal
3
tidaknya bentuk
penambahan
media,
yaitu
zat
pemadat
media
padat,
seperti media
agar-agar, semi
padat
(semisolid), dan media cair. a. Media
padat,
memerlukan
12-15
g
agar-agar
untuk
1000
ml
media.
Media
padat digunakan untuk menumbuhkan bakteri, ragi, dan jamur. b. Media
cair,
bila
ke
dalam
medium
tidak
ditambahkan
bahan
pemadat.
Digunakan untuk membiakkan alga, bakteri, dan ragi. c. Media yang
semipadat, seharusnya.
penambahan Untuk
zat
pemadat
menumbuhkan
hanya
50
mikroba
%
atau yang
kurang
dari
memerlukan
sedikit air dan hidup anaerobik atau fakultatif.
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 2
2. Susunan Media Susunan media dapat berbentuk : a. Media
alami,
adalah
media
yang
disusun
oleh
bahan-bahan
alami
seperti
kentang, nasi, telur, daging, roti, dan sebagainya. Kentang, roti dan nasi biasanya digunakan untuk
menumbuhkan
kapang,
sedangkan
telur
untuk
menumbuhkan virus. b. Media
sintetis,
adalah
media
yang
disusun
oleh
senyawa
kimia,
misalnya
Czapek Dox Agar (jamur), Nitrogen free manitol broth (Azotoba cter). c. Media
semisintetis,
yaitu
media
yang
tersusun
oleh
campuran
bahan
alami dan bahan sintetis, misalnya KNA, PDA, touge agar, dan sebagainya. 3. Sifat Media Penggunaan mikroba,
tetapi
media juga
bukan
untuk
hanya
untuk
tujuan-tujuan
pertumbuhan
lain,
misalnya
dan
perkembangbiakan
untuk
isolasi,
seleksi,
diferensiasi dan sebagainya. Berdasarkan sifatnya, media dapat dibedakan menjadi : a. Media
umum,
adalah
media
yang
dapat
digunakan
untuk
menumbuhkan
satu atau lebih kelompok mikroba secara umum, seperti KNA dan PDA. b. Media
pengaya,
kalau
kesempatan
terhadap
berkembang
lebih
suatu
sampel.
waktu
18-22
media
suatu cepat
Misalnya jam
tersebut
digunakan
jenis/kelompok dari
pada
mikroba
yang
lainnya
media lain
mikroba
kaldu
yang
untuk
untuk
memberi
tumbuh
bersama-sama
selenit/kaldu
akan
terhambat/terhenti
hanya
dapat
dan dalam
tetrationat
dalam
pertumbuhannya
sedangkan Salmonellla akan tetap tumbuh. c. Media
selektif,
lebih
adalah
mikroorganisme
lainnya.
Misalnya
media
yang
tertentu,
media
SS
tetapi agar
akan
ditumbuhi
oleh
satu
menghambat/mematikan
untuk
Salmonella
dan
yang
digunakan
untuk
Shigella,
atau jenis media
EMB agar untuk Coliform. d. Media
diferensial,
mikroba agar
tertentu
untuk
yaitu serta
Coliform,
media penentuan media
agar
sifat-sifatnya. darah
untuk
Misalnya
menumbuhkan media
menumbuhkan
EMB bakteri
hemolitik.
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 3
e. Media
penguji,
yaitu
media
yang
digunakan
untuk
pengujian
senyawa
atau benda-benda tertentu dengan bantuan mikroba.
D. TEKNIK PEWARNAAN DAN PENGAMATAN MIKROORGANISME Tidak tidak
semua
berwarna
mikroorganisme
dapat
ditembus
mempunyai
cahaya,
zat
sehingga
warna.
sukar
Mikroorganisme
diamati.
Oleh
yang
karena
itu
diperlukan pewarnaan. Tujuan pewarnaan terhadap mikroorganisme ialah untuk : 1. Mempermudah melihat bentuk jasad, baik bakteri, ragi, maupun fungi. 2. Memperjelas ukuran dan bentuk jasad. 3. Melihat struktur luar dan kalau memungkinkan struktur dalam jasad. 4. Melihat
reaksi
jasad
terhadap
pewarna
yang
diberikan
sehingga
sifat-sifat
fisik dan kimia dapat diketahui. Langkah-langkah utama teknik pewarnaan : 1. Pembuatan olesan bakteri, olesan bakteri tidak boleh terlalu tebal atau tipis. 2. Fiksasi,
dapat
dilakukan
secara
pemanasan
atau
dengan
aplikasi
bahan
kimia
seperti sabun, formalin, fenol. 3. Aplikasi zat warna : tunggal, atau lebih dari 1 zat warna Teknik pewarnaan bakteri, dapat dibedakan menjadi : 1. Pewarnaan Sederhana (1 zat warna)untuk melihat bentuk dan susunan sel. 2. Pewarnaan Diferensial (lebih dari 1 zat warna) untuk melihat bentuk, susunan dan sifat sel. Beberapa contoh pewarnaan diferensial : a. Pewarnaan Gram -> dinding sel b. Pewarnaan Tahan Asam -> dinding sel c. Pewarnaan untuk melihat Struktur flagel, kapsul, spora, Inti PEWARNAAN SEDERHANA Berdasarkan asam-basa dari zat warna Asam (-) : Eosin, Nigrosin, Merah Kongo Basa (+) : Met. Biru, Safranin, Kristal Violet pH ~ 7 -> Sel Bakteri (-)
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 4
SIFAT ZAT WARNA : 1. Pewarnaan Asam (pewarnaan negatif / tidak langsung) : Sel tidak terwarnai, latar belakang terwarnai. 2. Pewarnaan Basa (pewarnaan langsung) : sel terwarnai. 3. Pewarnaan Gram Prinsip : Kemampuan dinding sel mengikat zat warna karena perbedaan sifat kimia dan fisika dinding sel Empat tahapan perwarnaan gram : 1. Pemberiaan pewarna dasar kristal violet, semua sel ungu 2. Pemberian pewarna penguat (mordan) lugol/iodine, terbentuk kompleks cv-i, sel ungu tua 3. Pencuci warna dasar : alkohol 96 % 4. Pewarna pembanding : menggantikan warna dasar, safranin Pewarnaan tahan asam Mewarnai
genus
mycobacterium,
spesies
spesies
tertentu
dari
genus
nocardia
Prinsip : zat lipoid dinding sel bakteri-bakteri di atas tebal , sulit ditembus zat warna, tetapi sudah terwarnai sulit dicuci dengan etanol. Tahapan : 1. Warna dasar : karbol fuchsin + pemanasan. 2. Pencucian : alkohol asam ( 3% hcl dalam 95% etanol). 3. Pembanding : metilen biru hasil : Mycobacterium dan Nocardia berwarna merah bakteri lain biru 4. Pewarnaan flagel : Tidak difiksasi panas, flagel mordant, karbol fuchsin, flagel merah. 5. Pewarnaan spora : zat warna dasar malakit hijau, pembanding safranin, endospora berwarna hijau, sel vegetatif berwarna merah. Pewarnaan kapsul : Tidak difiksasi panas
pewarna dasar : kristal violet
pencuci, pembanding : CuSO4
sel berwarna violet , kapsul berwarna biru muda. Pengamatan mikroorganisme Jarak lensa-objek : 40 10 5,00 mm 40 x 10 0,46 mm
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 5
100 x 10 0,13 mm Pada pengamatan bakteri, jarak lensa-objek sangat dekat, udara n=1,0 tidak dapat
membiaskan
cahaya
masuk
ke
lensa.
Akibatnya
objek
tidak
dapat
terlihat
dengan sempurna atau sama sekali tidak terlihat . Supaya cahaya dapat dibiaskan ke lensa, perlu media yang indeks biasnya sama dengan objek gelas (n = 1,52), yaitu minyak imersi (n = 1,52).
2.
PENGENDALIAN MIKROORGANISME
Pengendalian pertumbuhan mikroba pada prinsipnya adalah menghambat atau mencegah pertumbuhan mikroorganisme. Pengendalian mikroorganisme berdasarkan dua hal : 1. Dengan membunuh mikroorganisme 2. Dengan menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Pengendalian pertumbuhan mikroorganisme biasanya secara fisika dan secara kimia baik membunuh atau mencegah pertumbuhan mikroorganisme. Agen yang membunuh sel-sel yang diistilahkan sidal, agen yang menghambat pertumbuhan sel-sel (tanpa membunuh mereka) yang disebut
sebagai
statis. Dengan
demikian, bakterisida berarti
membunuh
bakteri,
dan
bakteriostatik berarti menghambat pertumbuhan sel-sel bakteri. Bakterisida berarti membunuh bakteri, fungisida berarti membunuh jamur, dan sebagainya. Dalam mikrobiologi, istilah sterilisasi sangat erat berkaitan dengan pengendalian pertumbuhan
mikroorganisme
yang merupakan
penghancuran
secara
sempurna
atau
penghapusan semua organisme yang terdapat di dalam atau pada suatu zat yang akan disterilkan. Prosedur Sterilisasi melibatkan penggunaan panas, radiasi atau bahan kimia, dan juga penghancuran sel secara fisika. Pengendalian mikroorganisme bertujuan untuk menekan reproduksi mikroba. Sehingga dengan pengendalian mikroorganisme kita dapat mencegah penyebaran penyakit dan infeksi, membasmi mikroorganisme pada inang yang terinfeksi, dan mencegah pembusukan dan perusakan bahan oleh mikroorganisme. Dengan cara membunuh mikroorganisme atau membuat kondisi yang membuat mikroorgenisme tidak dapat tumbuh.
Membunuh dan membatasi
pertumbuhan mikroorganisme khususnyan sangat penting dalam penyediaan dan pemeliharaan untuk keamanan makanan. Pengendalian mikroorganisme juga merupakan praktek medis modern Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 6
dan
antimikroba
untuk
mencegah
dari
infeksi
dan
menurunkan
penyebaran
mikroorganisme. Mikroorganisme dapat dikendalikan dengan beberapa cara, dapat dengan diminimalisir, dihambat dan dibunuh dengan sarana atau proses fisika atau bahan kimia. Dalam pengendalian mikroorganisme umumnya dikenal : A. Secara Fisika 1. Pemanasan suhu tinggi a. Pendidihan b. Pasteurisasi c. Tyndalisasi d. Autoklaf 2. Pendinginan dan pembekuan 3. Pengeringan (pengangkatan H2O) 4. Radiasi a. Radiasi Ultraviolet b. Cahaya Ultraviolet c. Radiasi sinar-X dan pengion lainnya 5. Filtrasi a. Filter bakteriologis B. Secara Kimia 1. Antimikroba a. Antiseptik b. Desinfektan 2. Pengawet 3. Antibiotik 4. Antimikrobal inhibisi
Ada beberapa istilah dalam mengendalikan jumlah populasi mikroorganisme, diantaranya adalah sebagai berikut : 1. Cleaning (kebersihan) dan Sanitasi Cleaning dan Sanitasi sangat penting di dalam mengurangi jumlah populasi mikroorganisme pada suatu ruang/tempat. Prinsip cleaning dan sanitasi adalah menciptakan Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 7
lingkungan yang tidak dapat menyediakan sumber nutrisi bagi pertumbuhan mikroba sekaligus membunuh sebagian besar populasi mikroba. 2. Desinfeksi Adalah proses pengaplikasian bahan kimia (desinfektans) terhadap peralatan, lantai, dinding atau lainnya untuk membunuh sel vegetatif mikrobial. Desinfeksi diaplikasikan pada benda dan hanya berguna untuk membunuh sel vegetatif saja, tidak mampu membunuh spora. 3. Antiseptis Merupakan aplikasi senyawa kimia yang bersifat antiseptis terhadap tubuh untuk melawan infeksi atau mencegah pertumbuhan mikroorganisme dengan cara menghancurkan atau menghambat aktivitas mikroba. 4. Sterilisasi Proses menghancurkan semua jenis kehidupan sehingga menjadi steril. Sterilisasi seringkali dilakukan dengan pengaplikasian udara. Namun secara umum dalam pengendalian mikroorganisme dibagi dalam teknologi fisika maupun kimia yang banyak digunakan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroba (tertentu), walaupun mungkin tidak sampai sempurna steril. Namun umumnya mencegah pembusukan makanan atau menyembuhkan penyakit menular merupakan tujuan utama. A. Secara Fisika Beberapa cara fisika dapat digunakan untuk mengendalikan populasi mikroba. Misalnya seperti temperatur tinggi dan radiasi ionisasi. Metode Pengendalian Mikroorganisme secara fisika adalah teknik mematikan mikroorganisme dengan tujuan menghilangkan semua mikroorganisme yang ada pada bahan atau alat dengan proses dan sarana fisik. Dengan cara fisika mikroorganisme dapat dikendalikan, yaitu dibasmi, dihambat atau ditiadakan dari suatu lingkungan. 1. Pemanasan Suhu Tinggi Pada suhu-suhu tertentu mikroorganisme dapat dimatikan. Waktu yang diperlukan untuk membunuh tergantung pada jumlah organisme, spesies, sifat produk yang dipanaskan, pH, dan suhu. Autoklaf merupakan instrumen yang digunakan untuk membunuh semua mikroorganisme dengan panas, umumnya digunakan dalam proses pengalengan, pembotolan, dan prosedur pengemasan steril. a. Pendidihan Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 8
Pendidihan
o
100 selama
disterilkan (memerlukan
waktu
30 lebih
menit dengan banyak
cara di
merebus
ketinggian).
bahan
yang
Membunuh
akan semua
mikroorganisme yang patogen maupun non patogen kecuali beberapa endospora dan dapat menonaktifkan virus. b. Pasteurisasi Pasteurisasi adalah penggunaan panas yang ringan dengan suhu terkendali untuk mengurangi jumlah mikroorganisme patogen dengan berdasarkan waktu kematian termal bagi tipe patogen yang paling resisten untuk dibasmi dalam produk atau makanan. Dalam kasus pasteurisasi susu, waktu dan suhu tergantung tujuan untuk membunuh jenis potensial yang patogen yang terdapat dalam susu yang diinginkan. Dalam proses pasteurisasi yang terbunuh hanyalah bakteri patogen dan bakteri penyebab kebusukan namun tidak pada bakteri lainnya. Pasteurisasi biasanya dilakukan untuk susu, rum, anggur dan makanan asam lainnya. Selama proses ultrapasteurisasi, juga dikenal sebagai ultra high-temperature (UHT) pasteurisasi, susu dipanaskan sampai suhu 140 ° C. Pada metode langsung, susu dikontakkan langsung dengan uap pada suhu 140 ° C selama satu atau dua detik. Sebuah film tipis susu dimasukkan melalui sebuah kamar tekanan uap tinggi, sehingga terjadi pemanasan susu seketika. Susu lalu didinginkan oleh dengan sedikit vakum yang bertujuan ganda menghilangkan kelebihan air dalam susu dari kondensasi uap. Dalam metode tidak langsung ultrapasteurisasi, susu dipanaskan dalam sebuah pelat penghantar panas. Butuh beberapa detik untuk suhu susu mencapai 140 ° C, dan selama waktu itu susu yang terpapar panas. Jika ultrapasteurisai ini dibarengi dengan kemasan aseptik, hasilnya adalah produk yang tahan lama tanpa memerlukan pendinginan. c. Tyndalisasi Pemanasan yang dilakukan biasanya pada makanan dan minuman kaleng. Tyndalisasi dapat membunuh sel vegetatif sekaligus spora mikroba tanpa merusak zat-zat yang terkandung di o
dalam makanan dan minuman yang diproses. Suhu pemanasan adalah 65 C selama 30 menit dalam waktu tiga hari berturut-turut. d. Autoklaf Autoklaf adalah alat sterilisasi yang mempergunakan uap dan tekanan yang diatur. Autoklaf merupakan ruang uap berdinding rangkap yang diisi dengan uap jenuh bebas udara dan Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 9
dipertahankan pada suhu serta yang ditentukan selama periode waktu yang dikehendaki. Pada o
alat ini bahan-bahan yang akan disterilkan dipanaskan sampai 121 C selama 15 sampai 20 menit pada tekanan uap 15 pon per inci persegi (kirakira 1,5 atmosfir). Uap air jenuh memanaskan bahan-bahan tadi sehingga dengan cepat disterilkan dengan melepaskan panas yang laten. o
Dengan kondensasi sejumlah 1600 ml uap pada 100 C dan tekanan 1 atmosfir, akan terjadi embun sejumlah 1 ml dengan melepaskan 518 kalori. Air yang mengembun tadi akan menyebabkan keadaan lembab yang cukup utuk membunuh kuman. Udara merupakan penghatar panas yang buruk, oleh sebab itu harus dikeluarkan dari ruangan otoklaf. Rongga di dalam otoklaf tidak boleh terlalu penuh diisi dengan benda-benda yang akan disterilakan supaya dapat terjadi aliran uap yang cukup baik. Autoklaf dipergunakan untuk mensterilkan pembenihan, barang-barang dari karet, semperit, baju, pembalut dan lainlain. 2. Pendinginan dan pembekuan Umumnya mikroorganisme hanya tumbuh sangat sedikit atau tidak sama sekali pada o
suhu 0 C. Makanan akan tahan lama jika disimpan di temperatur rendah untuk memperlambat laju pertumbuhan dan pembusukan akibat adanya mikroorganisme (misalnya susu). Tetapi suhu rendah tidak berarti bebas bakteri. Kasus psychrotrophs, dari psychrophiles memang benar merupakan
penyebab
pembusukan
yang
biasa
pada
makanan
pada
makanan
yang
didinginkan. Meskipun beberapa mikroba masih dapat tumbuh dalam suhu sangat dingin o
serendah minus 20 C, unutuk kebanyakan makanan diawetkan untuk mencegah pertumbuhan mikroba dalam freezer rumah tangga. 3. Pengeringan (pengangkatan H 2 O) Sebagian besar mikroorganisme tidak dapat tumbuh pada keadaan kekurangan air(A w <0.90). Pengeringan sering digunakan untuk mengawetkan makanan (misalnya buah buahan, biji-bijian, dll). Metode ini melibatkan penghilangan air dari produk oleh panas, penguapan, beku-pengeringan, dan penambahan garam atau gula. Pengeringaan sel mikroba serta lingkungannya sangat mengurangi atau menghentikan aktivitas metabolik. Diikuti dengaan sejumlaah sel. Pada umumnya lamanya mikroorganisme bertahan hidup setelah pengeringan bervariasi tergantung dari faktor-faktor yang mempengaruhinya. Yaitu : a. Jenis mikroorgaanisme b. Bahan pembawa yang akan dipakai untuk mengeringkan mikroorganisme Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 10
c. Kesempurnaan proses pengeringan d. Kondisi fissik (cahaya, suhu, kelembaban yang dikenakan pada organisme yaang dikeringkan. Pengeringan di udara dapat membunuh sebagian besar kuman. Namun spora tidak terpengaruh oleh pengeringan, karena itu merupakan cara yang kurang memuaskan. 4. Radiasi (UV, x-ray, radiasi gamma) Banyak mikroorganisme pembusukan dapat segera dibunuh oleh radiasi. Di beberapa negara bagian Eropa, buah-buahan dan sayuran yang diradiasi untuk meningkatkan umur penyimpanan hingga 500 persen. Praktek ini dapat digunakan untuk pasteurisasi jus buah dengan mengalirkan jus di atas sumber cahaya ultraviolet intensitas cahaya tinggi. Sistem UV untuk penggunaan air tersedia pribadi, perumahan dan komersial untuk dapat digunakan dalam pengendalian bakteri, virus dan kista protozoa. Macam-macam radiasi yang digunakan : 1. Radiasi Ultraviolet Ultraviolet merupakan unsur bakterisidal utama pada sinar matahari yang meneyebabkan perubahan-perubahan di dalam sel berupa : a. Denaturasi protein b. Kerusakan DNA c. Hambatan repikasi DNA d. Pembetukan H2O2 dan peroksida organik di dalam pembenihan e. Merangsang
pembentukan
kolisin
pada
kuman
kolisigenik
dengan
merusak
penghambatnya di dalam sitoplasma. 2. Cahaya Ultraviolet Dipergunakan untuk : a. Membunuh mikrooganisme b. Membuat vaksin kuman dan virus. c. Mencegah infeksi melalui udara pada ruang bedah, tempat-tempat umum dan laboratorium bakteriologis. 3. Radiasi sinar-X dan pengion lainnya
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 11
Radiasi pengion memiliki kapasitas lebih besar untuk menginduksikan perubahan perubahan yang mematikan pada DNA sel. Cara ini berguna untuk sterilisasi barang-barang sekali pakai misalnya benang bedah, semperit sekali pakai, pembalut lekat dan lain-lain. Menurut FDA, radiasi tidak membuat makanan menjadi radioaktif, juga tidak terlihat perubahan rasa, tekstur, atau penampilan. Radiasi produk pangan untuk mengendalikan penyakit yang terbawa makanan pada manusia umumnya telah disahkan oleh Perserikatan Bangsa-Bangsa Organisasi Kesehatan Dunia dan American Medical Association. Dua bakteri penyebab penyakit penting yang dapat dikendalikan oleh iradiasi meliputi Escherichia coli dan spesies Salmonella. 4. Filtrasi Ada dua filter, yaitu filter bakteriologis dan filter udara : a. Filter bakteriologis Filter Bakteriologis biasanya digunakan untuk mensterilkan bahan-bahan yang tidak tahan terhadap pemanasan, misalnya larutan gula, serum, antibiotika, antitoksin, dll. Teknik filtrasi prinsipnya menggunakan penyaringan, dimana yang tersaring hanyalah bakteri saja. Diantara jenis filter bakteri yang umum digunakan adalah : Berkefeld (dari fosil diatomae), Chamberland (dari porselen), Seitz (dari asbes) dan seluosa. b. Filter udara Filter udara berefisiensi tinggi untuk menyaring udara berisikan partikel ( High Efficiency Particulate Air Filter atau HEPA) memungkinkan dialirkannya udara bersih ke dalam ruang tertutup dengan sistem aliran udara laminar ( Laminar Air Flow).
B. Secara kimia 1. Antimikroba Antimikroba adalah zat kimia yang membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Antimikroba termasuk bahan pengawet kimia dan antiseptik, serta obat yang digunakan dalam pengobatan penyakit menular pada tanaman dan hewan. Antimikroba didapatkan dari sintetis atau berasal dari alam, dan mereka memiliki efek atau sidal statis pada mikroorganisme.
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 12
a. Antiseptik Antiseptik cukup berbahaya jika digunakan pada kulit dan selaput lendir, dan tidak boleh digunakan secara internal. Contohnya seperti merkuri, perak nitrat, larutan yodium, dan deterjen. b. Desinfektan Desinfektan merupakan bahan yang membunuh mikroorganisme, tetapi tidak mencakup spora mikroorganisme, dan tidak aman digunakan untuk jaringan hidup, desinfektan hanya digunakan pada benda mati seperti meja, lantai, peralatan, dll. Efeknya terhadap permukaan benda atau bahan juga berbeda-beda. Ada yang serasi dan ada yaang bersifat merusak. Oleh karena itu perlu diketahui perilaku bahan kimia yaang akan digunakan sebagai desinfektan. Ciriciri Desinfektan yang ideal : a. Aktivitas antimikrobial, persyaratan yaang pertama ialah kemampuan substansi untuk mematikan mikroorganisme. Pada konsentrasi rendah, zat tersebut harus mempunyai aktivitas antimikrobial dengaan spektrum luas. b. Kelarutan, yaitu harus dapat larut dalam air atau pelarut lain. c. Stabilitas. d. Tidak bersifat raacun bagi manusia maupun hewan dan tumbuhan. e. Homogenitas, harus mempunyaai komposisi yang seragam sehingga bahan aktifnya selalu terdapat dalam setiap aplikasi. f.
Mempunyaai aktivitas antimikrobial pada suhu kamar.
g. Kemampuan untuk menembus permukaan suatu barang. h. Tidak bergabung dengan bahan organik. i.
Tidak menimbulkan karat dan warna.
j.
Kemampuan menghilangkan bau yang kurang sedap.
k. Berkemampuan sebagai deterjen
Contoh-contoh desinfektan seperti Hipoklorit, senyawa klorin, senyawa alkali, tembaga sulfat, senyawa amonium kuartener, formalin dan senyawa fenol. a. Formaldehida Berguna untuk mensterilkan vaksin kuman dan untuk menginaktifkan toksin kuman tanpa mempengaruhi sifat antigenitasnya. Larutan formaldehida dengan kosentrasi 5 sampai 10 persen
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 13
di dalam air akan membunuh sebagian besar kuman. Formaldehida bersifat bakterisidal, sporisidal, dan juga dapat membunuh virus. b. Fenol Dipergunakan untuk mensterilkan alat-alat bedah dan untuk membunuh kuman yang tercecer di laboratorium. Larutan yang dipakai biasanya berkadar 3 persen. c. Sabun dan deterjen Bersifat bakterisidal dan bakteristatik terhadap kuman Gam negatif dan beberapa jenis kuman tahan asam. Deterjen bekerja dengan cara berkumpul pada selaput sitoplasma kuman sehingga mengganggu fungsi normalnya atau dengan denaturasi protein dan enzim. d. Alkohol Etil alkohol sangat efektif pada kadar 70 persen daripada 100 persen. Namun tidak membunuh spora. e. Desinfektans dalam bentuk aerosol dan gas Uap SO2, klor dan formalin dipergunakan sebagai desinfektan berupa gas, demikian juga propilen glikol yang merupakan desinfektan yang kuat. 2. Pengawet Merupakan
bahan
statis
yang
digunakan
untuk
menghambat
pertumbuhan
mikroorganisme, dan paling sering digunakan dalam makanan. Bahan yang dapat digunakan tidak berbahaya jika masuk ke dalam tubuh dan tidak beracun. Contohnya adalah kalsium propionat, natrium benzoat, formaldehid, nitrat dan belerang dioksida. 3. Antibiotik Berdasarkan sumber pembuatannya Antibiotik dibagi 3, yaitu : a. Antibiotik sintetik Antibiotik sintetik berguna dalam pengobatan penyakit dari mikroba maupun virus. Contohnya adalah sulfonilamid, isoniazid, etambutol, AZT, asam nalidiksat dan kloramfenikol.
Perlu
diperhatikan
bahwa
definisi
mikrobiologi
mengenai
antibiotik
mengharuskan bahwa antibiotik akan digunakan untuk tujuan membunuh mikroba dan tidak digunakan untuk terapi terhadap penyakit yang tidak berasal dari mikroba. Oleh karena itu, farmakologi membedakan kemoterapi agen mikrobiologi sebagai "antibiotik sintetik".
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 14
b. Antibiotik Alami Antibiotik alami adalah antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang dapat membunuh atau menghambat mikroorganisme lainnya. Definisi yang lebih luas antibiotik merupakan bahan kimia yang berasal dari alam (dari semua jenis sel) yang memiliki efek untuk membunuh atau menghambat pertumbuhan sel-sel jenis lain. Sejak klinis antibiotik sebagian besar dihasilkan oleh mikroorganisme dan digunakan untuk membunuh atau menghambat Bakteri menular. Antibiotik yang bermolekul rendah (non-protein) yaitu molekul diproduksi sebagai metabolit sekunder, terutama oleh mikroorganisme yang hidup di tanah. Sebagian besar mikroorganisme ini membentuk beberapa jenis spora atau sel dorman lainnya, dan ada dianggap ada hubungan (selain temporal) antara produksi antibiotik dan proses sporulasi. Di antara produk antibiotik yang paling menonjol adalah Penicillium dan Cephalosporium, yang merupakan sumber utama beta-laktam antibiotik (penisilin dan turunannya). Dalam Bakteri, yang Actinomycetes,
khususnya Streptomyces spesies,
menghasilkan
berbagai
jenis
antibiotik
termasuk aminoglikosida (misalnya streptomisin), macrolides (misalnya eritromisin), dan tetrasiklin. Endospora Bacillus sp menghasilkan antibiotik polipeptida seperti polimiksin dan bacitracin. c. Antibiotik semisintetik Antibiotik semisintetik adalah antibiotik yang molekulnya diproduksi suatu mikroba kemudian dimodifikasi oleh ahli kimia organik untuk meningkatkan sifat antimikroba antibiotik tersebut atau membuat mereka unik agar dapat dipatenkan secara farmasi.
Jenis-jenis Antibiotik berdasarkan cara kerjanya : 1. Inhibitor pada sintesis dinding sel Antibiotik yang bekerja sebagai inhibitor sintesis dinding sel umumnya menghambat beberapa tahapan dalam sintesis peptidoglikan bakteri. Umumnya antibiotik mengerahkan toksisitas selektif terhadap Eubacteria untuk mengurangi efek terhadap dinding sel manusia. Jenis-jenis antibiotik yang bekerja sebagai inhibitor : a. Beta Laktam Kimiawi antibiotik yang mengandung beta laktam cincin beranggota-4. Antibiotik jenis ini adalah produk dari dua kelompok jamur, Penicillium dan cetakan Cephalosporium, dan Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 15
kemudian diwakili oleh penisilin dan sefalosporin. Antibiotik beta laktam menghambat langkah terakhir dalam sintesis peptidoglikan, akhir-silang antara antara rantai samping peptida, diperantarai oleh karboksipeptidase bakteri dan enzim transpeptidase. Beta laktam dalam antibiotik ini biasanya bakterisida dan menunggu sel tumbuh secara aktif untuk mengerahkan toksisitas mereka. b. Penisilin Ami Seperti penisilin
G atau penisilin
V yang
diproduksi
oleh
fermentasi Penicillium
chrysogenum. Antibiotik jenis ini efektif terhadap streptokokus, gonococcus dan staphylococcus, dan derivatnya telah dikembangkan. Namun spektrumnya dianggap sempit karena tidak efektif terhadap Gram-negatif batang. c. Semisintetik penisilin Pertama kali muncul pada tahun 1959. Cetakan A menghasilkan bagian utama dari molekul (-aminopenisilanat asam 6) yang dapat dimodifikasi secara kimia dengan penambahan rantai samping. Banyak dari senyawa ini telah dikembangkan untuk memiliki manfaat yang berbeda atau keuntungan atas penisilin G, seperti spektrum meningkatnya aktivitas (misalnya efektivitas terhadap batang Gram-negatif), merupakan derivat penisilin dan efektivitasnya jika diberikan
secara
oral. Contohnya Amoxycillin dan Ampisilin yang
memperluas
spektrum
terhadap Gram -negatif dan efektif secara oral. d. Asam Klavulanat Asam Klavulanat adalah bahan kimia yang kadang-kadang ditambahkan dalam penyiapan penisilin semisintetik. Biasanya yang ditambah dengan amoksisilin klavulanat adalah clavamox atau Augmentin. Klavulanat ini bukan merupakan antimikroba. Cara kerjanya adalah menghambat enzim beta laktamase yang telah sensitif karena merupakan beta laktam penisilinase. Meskipun tidak beracun, penisilin kadang-kadang menyebabkan kematian bila diberikan kepada orang-orang yang alergi. Di AS ada 300-500 kematian setiap tahunnya karena alergi penisilin. Pada individu alergi beta laktam molekul menempel pada protein serum yang memulai suatu respon inflamasi diperantarai-IgE.
e. Cephalolsporins Cephalolsporins adalah antibiotik beta laktam dengan modus serupa dengan penisilin yang dihasilkan oleh spesies Cephalosporium. Memiliki toksisitas rendah dan spektrum yang Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 16
agak lebih luas daripada penisilin alami. Mereka sering digunakan sebagai pengganti penisilin terhadap bakteri Gram-negatif, dan di profilaksis bedah. Mengalami degradasi oleh beberapa beta
laktamase
bakteri,
tetapi
cenderung
resisten
terhadap
beta-laktamase
dari S. Staphylococcus. f.
Bacitracin Bacitracin adalah antibiotik polipeptida yang dihasilkan oleh spesies Bacillus. Hal ini
mencegah pertumbuhan dinding sel dengan menghambat pelepasan subunit muropeptide dari peptidoglikan dari pembawa molekul lipid yang membawa subunit ke luar membran. Sintesis asam pada mikroba yang mengharuskan pembawa yang sama, juga terhambat. Bacitracin memiliki toksisitas tinggi sehingga tidak boleh untuk penggunaan sistemik tersebut. Hal ini karena dalam banyak persiapan antibiotik topikal, tidak diserap oleh usus, oleh karena itu diberikan untuk "mensterilkan" usus sebelum operasi. 2. Inhibitor Inhibitor mengacaukan struktur membran sel
atau menghambat fungsi membran
bakteri. Integritas dari luar membran sitoplasma sangat penting untuk bakteri, dan senyawa yang mengacaukan membran dengan cepat membunuh sel. Namun, karena kesamaan dalam fosfolipid dan eukariotik membran bakteri, tindakan ini jarang cukup spesifik untuk memungkinkan senyawa-senyawa ini untuk digunakan secara sistemik. Satu-satunya antibiotik antibakteri penting
klinis
yang
bertindak
dengan
mekanisme
ini
adalah Polymyxin, diproduksi
oleh polymyxa Bacillus. Polimiksin efektif terutama terhadap bakteri Gram-negatif dan biasanya terbatas pada penggunaan topikal. Mengikat Polymyxins untuk membran fosfolipid dan dengan demikian mengganggu fungsi membran. Polimiksin kadang-kadang diberikan untuk infeksi saluran kemih yang disebabkan oleh Pseudomonas yang resisten gentamisin, karbenisilin dan tobramycin. Keseimbangan antara efektifitas dan kerusakan pada ginjal dan organ lainnya sehingga obat ini hanya diberikan di bawah pengawasan yang ketat di rumah sakit.
Umumnya Protein inhibitor sintesis merupakan terapi antibiotik yang berguna sebagai tindakan dalam penghambatan beberapa langkah dalam proses kompleks penerjemahan. Cara kerjanya pada proses yang terjadi di ribosom dari tahap aktivasi asam amino atau cetakan ke tRNA tertentu. Kebanyakan memiliki afinitas atau spesifisitas untuk 70S (sebagai lawan 80S) ribosom,
dan
mencapai
toksisitas
selektif
dengan
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
cara
ini. Contoh
antibiotiknya Page 17
adalah tetrasiklin,
kloramfenikol, macrolides (misalnya
eritromisin)
dan
aminoglikosida
(misalnya streptomisin). 3. Mempengaruhi pada Asam Nukleat Beberapa antibiotik mempengaruhi sintesis DNA atau RNA, atau mengikat DNA atau RNA sehingga pesan mereka tidak bisa dibaca. Dengan demikian tentu saja dapat menghambat pertumbuhan sel. Sehingga penggunaan obat ini kurang benar, karena dapat mempengaruhi selsel hewan dan sel bakteri sama sehingga tidak memiliki aplikasi terapeutik. Dua kelas inhibitor sintesis asam nukleat yang mempunyai aktivitas selektif terhadap procaryotes dan beberapa obatobatan medis seperti kuinolon dan rifamycins. a. Kuinolon Kuinolon adalah antibiotik yang memiliki spektrum yang luas dan cepat membunuh bakteri dan diserap dengan baik setelah pemberian oral seperti nalidiksat. Asam ciprofloxacin termasuk dalam ke grup kuinolon. Bertindak dengan menghambat aktivitas girase DNA bakteri, mencegah fungsi normal DNA. Beberapa kuinolon menembus makrofag dan neutrofil sehingga lebih baik daripada kebanyakan antibiotik karena itu berguna dalam pengobatan infeksi yang disebabkan oleh parasit intraseluler. Namun, penggunaan utama dari asam nalidiksat pada kurang efektif pada infeksi saluran kemih (ISK). Senyawa ini efektif terhadap beberapa jenis bakteri Gram-negatif seperti E. coli, Enterobacter aerogenes, K. pneumoniae dan spesies yang umum penyebab ISK. Namun biasanya tidak efektif terhadap Pseudomonas aeruginosa, dan bakteri Gram-positif resisten. Namun, fluoroquinolone, Ciprofloxacin (Cipro) baru-baru ini direkomendasikan sebagai obat pilihan untuk profilaksis dan pengobatan anthrax. b. Rifamycins Rifamycins adalah
produk
dari Streptomyces. Rifampicin
merupakan turunan
semisintetik dari rifamycin yang aktif terhadap bakteri Gram-positif (termasuk Mycobacterium tuberculosis) dan beberapa bakteri Gram-negatif. Rifampisin bertindak sangat khusus pada RNA polimerase eubacteria dan tidak aktif terhadap polimerase RNA dari sel-sel hewan atau terhadap polimerase DNA. Mengikat antibiotik ke subunit beta polimerase ketika masuknya nukleotida pertama yang diperlukan untuk mengaktifkan polimerase, sehingga menghalangi sintesis mRNA. Telah
dibuktikan
memiliki
efek
bakterisidal
yang
lebih
besar
terhadap
M.tuberculosis dibandingkan obat anti-tuberkulosis lainnya, dan telah menggantikan isoniazid sebagai salah satu obat lini depan yang digunakan untuk mengobati penyakit ini, terutama ketika Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 18
resistansi isoniazid terjadi. Hal ini efektif baik secara oral dan menembus ke dalam cairan serebrospinal karena itu berguna untuk pengobatan meningitis tuberkulosis, serta meningitis yang disebabkan oleh Neisseria meningitidis. 4. Inhibitor Kompetitif Penghambat
kompetitif
merupakan
daya
kerja
sebagian
besar
semua
antibiotik
sintetik. Kebanyakan merupakan "analog faktor pertumbuhan", bahan kimia yang secara struktural mirip dengan faktor pertumbuhan bakteri tetapi tidak memenuhi fungsi metabolisme dalam sel. Beberapa antibiotik jenis merupakan bakteriostatik dan beberapa bakterisida. Contoh antibiotik jenis ini adalah sulfonamid. Sulfonamid. Diperkenalkan sebagai antibiotik oleh Domagk pada tahun 1935, yang menunjukkan bahwa salah satu senyawa (prontosil) memiliki efek penyembuhan tikus dengan infeksi yang disebabkan oleh streptokokus beta-hemolitik. Modifikasi kimia dari senyawa sulfanilamide memberikan senyawa dengan aktivitas antibakteri yang lebih luas dan bahkan lebih tinggi. Parasulfonamid yang dihasilkan memiliki aktivitas antibakteri yang sama luas, namun sangat berbeda dalam tindakan farmakologis. Bakteri yang hampir selalu peka terhadap sulfonamid adalah Streptococcus pneumoniae, streptokokus beta-hemolitik dan E. coli. Para sulfonamid sangat berguna dalam pengobatan ISK tanpa komplikasi yang disebabkan oleh E. coli, dan dalam pengobatan meningitis meningokokus. Sulfonamid yang biasa digunakan dalam pengobatan adalah sulfanilamide, Gantrisin dan trimetoprim. Parasulfonamid adalah inhibitor dari enzim bakteri yang dibutuhkan untuk sintesis asam tetrahydrofolic (THF), bentuk vitamin asam folat penting untuk transfer karbon reaksi1. Sulfonamid secara struktural mirip dengan para aminobenzoic acid (PABA), substrat untuk enzim pertama di jalur THF, dan kompetitif menghambat langkah itu. Trimethoprim secara struktural mirip dengan dihydrofolate (DBD) dan kompetitif menghambat langkah kedua dalam sintesis THF dimediasi oleh reduktase DBD. Sel hewan tidak mensintesis asam folat sendiri tetapi mendapatkannya dengan cara mengubah sebagai vitamin. Karena hewan tidak membuat asam folat, mereka tidak terpengaruh oleh obat-obatan sulfonamid.
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 19
KESIMPULAN
Pengendalian mikroorganisme dapat mencegah penyebaran penyakit dan infeksi, membasmi mikroorganisme pada inang yang terinfeksi, dan mencegah pembusukan dan perusakan bahan oleh mikroorganisme. Dengan cara membunuh mikroorganisme atau membuat kondisi yang membuat mikroorgenisme tidak dapat tumbuh.
Membunuh dan membatasi
pertumbuhan mikroorganisme khususnyan sangat penting dalam penyediaan dan pemeliharaan untuk keamanan makanan. Pengendalian mikroorganisme juga penting pada praktek medis modern dalam menurunkan penyebaran mikroorganisme. Mikroorganisme dapat dikendalikan dengan beberapa cara, dapat dengan diminimalisir, dihambat dan dibunuh dengan sarana atau proses fisika atau bahan kimia. Pengendalian mikroorganisme juga merupakan hal yang sangat penting bagi manusia dalam kehidupan, lingkungan dan keselamatannya. Manusia tidak akan pernah terlepas dengan mikroorganisme baik yang patogen maupun dan non patogen. Namun ketika berhadapan dengan mikroorganisme patogen pengendalian mikroorganisme bertujuan untuk : 1. Mencegah infeksi dan penularan penyakit berbahaya. 2. Menjaga kelangsungan hidup dari gangguan mikroorganisme yang patogen. 3. Memungkinkan untuk mengkonsumsi makan yang aman dan bebas dari mikroba yang berbahaya. 4. Pada kondisi tertentu manusia diharuskan hidup dalam lingkungan yang bebas gangguan dari mikroorganisme. 5. Dalam kebutuhan sehari-hari seperti makanan yang harus higienis dan bersih, serta bebas daari mikroorganisme yang merugikan. 6. Pengendalian mikroorganisme memungkInkan kita untuk dapat mengobati pada serangan infeksi mikroba tertentu. 7. Terutama sebagai paramedis adalah kunci utama dalam pengendalian mikroorganisme sehingga harus benar-benar menguasai dan dapat melakukan penanganan pengendalian mikroorganisme secara tepat.
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 20
DAFTAR PUSTAKA
http://www.textbookofbacteriology.net/. http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._BIOLOGI/. http://www.analisismuslim.blogspot.com/ pengendalian-pertumbuhan-mikroorganisme.html. http://rachdie.blogsome.com/2006/10/14/pengendalian-mikroorganisme/ http://Andreas. wordpress.com/2010/08/11/Pertumbuhan_Mikroorganisme_Biologi_Online.htm
(Di akses pada jumat, 20 September 2013)
Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme
Page 21
