kinetika kematian mikroba

Kelompok 4 | Laporan Kinetika Kematian Mikroba 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sterilisasi didefinisikan sebagai suatu usaha mengeliminasi semua kehidupan

mikroba yang ada pada bahan/produk yang dikehendaki. Proses sterilisasi yang kurang

tepat hanya akan menghasilkan steril sebagian (partial sterility) yang berarti masih

terdapat mikroba yang dapat tumbuh dan berkembang setelah proses sterilisasi

dilakukan.

Proses sterilisasi dapat dilakukan dengan menggunakan proses fisik atau

dengan menggunakan bahan kimia. (Suriawiria,1986). Bahan kimia yang dapat

digunakan untuk mematikan mikroba antara lain larutan NaCl 9%, KNO3 10%, HgCl2

0,1%, HCl 1,1%.

Proses fisik untuk sterilisasi dilakukan dengan metode pemanasan dan tanpa

pemanasan. Metoda dengan menggunakan panas meliputi pemanasan kering (dry heat)

dan pemanasan basah dengan menggunakan uap air (moist heat). Metode sterilisasi tanpa

menggunakan panas meliputi radiasi (ultraviolet, x-ray), sonicasi, dan filtrasi.

1.2 Tujuan Percobaan

1) Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch

dan kontinyu.

2) Memahami pengaruh temperatur dan pengaruh variasi laju alir pada proses sterilisasi

batch dan kontinyu terhadap kematian mikroba.

3) Menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), Desimal reduction time

atau destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi batch

dan kontinyu.


BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sterilisasi

Sterilisasi merupakan salah satu faktor utama dalam fermentasi, karena

diharapkan tidak terjadi kontaminasi yaitu di mana mikroorganisme yang tidak

diinginkan tumbuh dan mengganggu proses fermentasi. Teknik sterilisasi berbeda-beda

tergantung pada jenis material.

a. Sterilisasi cairan

Cairan yang disterilisasi umumnya adalah media fermentasi yang mengandung

gula, garam fosfat, ammonium, trace metals, vitamin, dan lain-lain. Secara umum

ada dua cara sterilisasi cairan yaitu dengan panas dan disaring (filtrasi). Sterilasi

dengan panas dilakukan di dalam autoclave, di mana steam tekanan tinggi

diinjeksikan ke dalam chamber untuk mencapai temperatur 1210C dan tekanan

tinggi (sekitar 15 psig).Durasinya bervariasi, namun umumnya diinginkan cairan

dipertahankan pada 1210C selama minimal 15 menit. Jika termasuk waktu untuk

heating dan cooling steps, total waktu berkisar 1-2 jam tergantung volume cairan

yang disterilisasi. Terkadang temperatur bisa diset pada 1340C (untuk medis).

Banyak jenis proses baik secara batch atau kontinyu yang diterapkan di industri,

misalnya direct steam, indirect heating, indirect steam, dan lainnya.

Cairan juga dapat disterilisasi dengan cara disaring menggunakan membran filter

berpori 0.22 atau 0.45 mikro meter. Metoda ini cocok untuk volume cairan yang

kecil (1-2 liter) dan bahan kimia yang bisa rusak karena panas misalnya gula dan

protein.

b. Sterilisasi padatan

Padatan yang umum disterilkan adalah glassware, biosafety cabinet, dan

beberapa jenis tabung dan kontainer. Pada glassware dan plastik tahan panas

umumnya dilakukan dengan autoclave mirip seperti sterilisasi cairan namun

ditambah proses pengeringan. Biosafety cabinet disterilkan dengan bantuan radiasi

UV dan disemprot ethanol 70 %.Udara dalam kabinet disaring dengan filter.

2.2 Jenis-Jenis Sterilisasi

Meski saat ini mikroba telah banyak dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan

manusia, namun seringkali keberadaan mikroba masih dianggap mengganggu, terutama

mikroba pathogen. Oleh karenanya, diperlukan upaya untuk mengurangi jumlah mikroba


hingga menghilangkannya sama sekali. Untuk tujuan tersebut, dapat dilakukan dengan

beberapa cara, antara lain:

Desinfeksi

Desinfeksi merupakan tindakan pengurangan sebagian besar mikroorganisme dari

benda mati. Pada proses desinfeksi ini, tidak semua mikroba dapat dihilangkan.

Pasteurisasi

Pasteurisasi merupakan upaya untuk menghindari gangguan mikroba tanpa

mematikan sporanya. Pasteurisasi dapat dilakukan dengan cara: Pemanasan pada

suhu 620C selama 30 menit, pemanasan 71740C selama 20 detik, atau pemanasan

85870C selama 5 detik.

Sterilisasi

Sterilisasi merupakan upaya untuk meminimalisasi gangguan mikroorganisme

dengan cara menghilangkan seluruhnya (bakteri, jamur, parasit, virus, termasuk

bakteri endospora). Sterilisasi menjadi hal yang sangat penting dalam berbagai

proses bioteknologi, salah stunya dalam proses fermentasi. Sterilisasi diantaranya:

- Sterilisasi medium: merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan

semua jenis makhluk hidup yang ada dalam media, dilakukan sebelum inokulasi

kultur.

- Sterilisasi ruang fermenter: Penghilangan semua bentuk makhluq hidup dari ruang

fermentor, termasuk udara secara kontinyu

- Sterilisasi semua bahan yang digunakan dalam keseluruhan proses fermentasi

- Penjagaan kondisi aseptis selama fermentasi

Sterilisasi secara fisika dapat dilakukan dengan membunuh mikroba atau sekadar

mencegah mikroba masuk kesistem kita.Sterilisasi fisik dengan membunuh mikroba

dapat dilakukan dengan penggunaan panas, freezing (pembekuan), penggunaan garam

berkonsentrasi tinggi, dll.Sementara sterilisasi fisik tanpa membunuh mikroba dapat

dilakukan dengan filtrasi. Filtrasi merupakan upaya untuk meminimalisasi kontaminasi

mikroorganisme dengan cara menyaring sesuatu dengan filter berukuran tertentu

sehingga sebagian mikroba tidak dapat melewatinya. Cara ini tidak membunuh mikroba

yang ada, hanya meminimalisasi agar mikroba tidak terbawa.

Namun, dalam proses fermentasi, cara sterilisasi fisik yang paling mungkin

dilakukan adalah dengan filtrasi dan penggunaan panas, baik panas basah maupun panas

kering. Sterilisasi panas basah seringkali digunakan untuk sterilisasi media dan bahan

bahan lainnya sementara panas kering untuk sterilisasi alatalat. Faktorfaktor yang

mempengaruhi sterilisasi panas antara lain:


Jenis dan jumlah kontaminan yang hendak dihilangkan

Morfologi mikroorganisme

Komposisi media fermentasi

pH

Ukuran partikel tersuspensi

Temperatur yang digunakan

Durasi proses sterilisasi

Keberadaan air

Sterilisasi panas dapat dilakukan secara batch maupun kontinyu:

Sterilisasi Batch

Sterilisasi sistem batch dapat dilakukan dengan cara menginjeksikan uap panas

ke dalam mantel fermentor atau coil yang terdapat pada bagian dalam fermentor.

Cara ini disebut metoda tidak langsung. Atau dengan cara menghilangkan uap panas

langsung ke dalam larutan medium (metoda langsung). Metoda langsung

membutuhkan uap panas murni, yaitu bebas dari bahan kimia tambahan seperti

senyawa antikarat yang panyak digunakan dalam proses produksi uap. Di samping

itu, metoda langsung akan mengakibatkan bertambahnya volume cairan media

dalam fermentor karena adanya kondensasi uap yang digunakan.

Sterilisasi Kontinyu

Site mini memberikan keuntungan berupa minimalnya kemungkinan kerusakan

medium tetapi mengkinsumsi banyak energi.Temperatur yang dibutuhkan untuk

sterilisasi sistem ini adalah 1400C dengan waktu hanya 30 hingga 120 detik.Alat

yang digunakan dapat berupa continue plate heat exchange dan continue injection

flash cooler. Kelebihan continue injection flash cooler antara lain:

o Dapat digunakan untuk media yang mengandung bahan padat tersuspensi

o Biaya lebih murah

o Mudah dibersihkan

o Pemanasan dan pendinginan lebih cepat

o Penggunaan uap lebih efisien

Adapun Kekurangannya antara lain:

o Dapat terbentuk buih saat pemanasan dan pendinginan


o Adanya kontak langsung antara media dan uap panas yang murni, yaitu bebas

dari bahan anti karat.

2.3 Kinetika Kematian Mikroba

Proses panas secara komersial umumnya didesain untuk menginaktifkan

mikroorganisme yang ada pada makanan yang dapat mengancam kesehatan manusia dan

mengurangi jumlah mikroorganisme pembusuk ke tingkat yang rendah, sehingga peluang

terjadinya kebusukan sangat rendah. Dalam desain proses termal, ada dua hal yang harus

diketahui, yaitu karakteristirk ketahanan panas mikroba dan profil pindah panas dari

medium pemanas ke dalam bahan pada titik terdinginnya. Karakteristik ketahanan panas

dinyatakan dengan nilai D dan nilai Z. Untuk mencapai level pengurangan jumlah

mikroba yang diinginkan, amaka ditentukan siklus logaritma pengurangan mikroba.

Kemudian dihitung nilai sterilitasnya pada suhu tertentu (Fo). Nilai Fo ini ditentukan

sebelum proses termal berlangsung. Nilai Fo dapat dihitung pada suhu standar atau pada

suhu tertentu, dimana untuk menghitungnya perlu diketahui nilai D dan nilai Z.

Nilai D menyatakan ketahahanan panas mikroba atau sensitifitas mikroba oleh

suhu pemanasan.Nilai D didefinisikan sebagai waktu dalam menit pada suhu tertentu

yang diperlukan untuk menurunkan jumlah spora atau sel vegetatif tertentu sebesar 90%

atau satu logaritmik.Setiap mikroba memiliki nilai D pada suhu tertentu.Semakin besar

nilai D suatu mikroba pada suatu suhu tertentu, maka semakin tinggi ketahahan panas

mikroba tersebut pada suhu yang tertentu.Nilai D umumnya dinyatakan pada suhu

standar.Untuk bakteri mesofilik atau termofilik umumnya menggunakan suhu standar

1210C, sedangkan untuk sel vegetatif, khamir, atau kapang umumnya menggunakan suhu

yang lebih rendah (80-100C). Nilai D pada suhu standar ini sering dituliskan dengan

nilai Do.

Faktor-faktor yang mempengaruhi efektifitas proses termal pencapaian

kecukupan proses panas sangat dipengaruhi oleh banyak faktor. Oleh karena itu, faktor-

faktor yang mempengaruhi proses termal harus dikontrol dengan baik dan dikendalikan.

Berdasarkan persyaratan pendaftaran ke FDA, terdapat faktor-faktor kritis yang dapat

mempengaruhi proses pemanasan dan sterilisasi, yang dapat berbeda antara satu produk

dengan produk lainnya. Di antara faktor-faktor kritis yang perlu diidentifikasi

pengaruhnya adalah: (a) karakteristik bahan yang dikalengkan (pH keseimbangan,

metoda pengasaman, konsistensi/viskositas dari bahan, bentu/ukuran bahan, aktivitas air,

persen padatan, rasio padatan/ cairan, perubahan formula, ukuran partikel, jenis

pengental, jenis pengawet yang ditambahkan, dan sebagainya), kemasan (jenis dan

dimensi, metoda pengisian bahan ke dalam kemasan), (b) proses dalam retort (jenis

retort, jenis media pemanas, posisi wadah dalam retort, tumpukan wadah, pengaturan

kaleng, kemungkinan terjadinya nesting.

Bacillus cereus merupakan bakteri gram-positif, aerobik, batang pembentuk

spora, kadang-kadang memperlihatkan reaksi gram-negatif.Bacillus cereus merupakan


bakteri fakultatif anaerob dengan ukuran sel-sel vegetatif dalam bentuk rantai.Beberapa

galur bersifat psikotropik, dan galur lainnya bersifat mesofilik dan termofilik.Beberapa

tidak dapat tumbuh pada makanan dingin yang disimpan panas pada suhu di atas 60C.

Escherichia coli atau biasa disingkat E. coli adalah salah satu jenis spesies

utamabakterigram negatif.Bakteri ini umumnya hidup pada rentang 20-40C, optimum

pada 37C.Pada umumnya, bakteri ini hidup pada tinja, dan dapat menyebabkan masalah

kesehatan pada manusia, seperti diare, muntaber dan masalah pencernaan lainnya.E.

colibanyak digunakan dalam teknologi rekayasa genetika.Biasa digunakan sebagai

vektoruntuk menyisipkan gen-gen tertentu yang diinginkan untuk dikembangkan.E. coli

dipilih karena pertumbuhannya sangat cepat dan mudah dalam penanganannya.

Pseudomonas aeruginosa merupakan patogen utama bagi manusia.Bakteri ini

terogolong baketri mesofilik.Bakteri ini kadang-kadang mengkoloni pada manusia dan

menimbulkan infeksi apabila fungsi pertahanan inang abnormal. Oleh karena itu,

Pseudomonas aeruginosa disebut patogen oportunistik, yaitu memanfaatkan kerusakan

pada mekanisme pertahanan inang untuk memulai suatu infeksi.Bakteri ini dapat juga

tinggal pada manusia yang normal dan berlaku sebagai saprofit pada usus normal dan

pada pasien rumah sakit yang menderita kanker, fibrosis kistik dan luka bakar. Bakteri ini

adalah jenis bakteri gram negatif aerob obligat, berkapsul, mempunyai flagella polar

sehingga bakteri ini bersifat motil, berukuran sekitar 0,5-1,0 m. Bakteri ini tidak

menghasilkan spora dan tidak dapat memfermentasikan karbohidrat.

Jenis dan spesies mikroba berpengaruh terhadap perlakuan panas pada proses

sterilisasi. Tabel 2.1 menunjukan ketahanan relatif beberapa jenis mikroba terhadap

panas yang tinggi. Mikroba yang membentuk spora lebih tahan terhadap pemanasan

basah yang paling tinggi jika dibandingkan dengan beberapa jenis mikroba yang lain.

Siklus sterilisasi dapat dirancang berdasarkan pemusnahan spora bakteri, sehingga

mikroba jenis lain aka mati secar bersamaan. Suhu yang semakin tinggi pada proses

sterilisasi maka waktu yang dibutuhkan untuk mematikan spora akan semakin berkurang.

Tabel 2.1 Ketahanan relatif beberapa jenis mikroba terhadap panas basah

Jenis Mikroba Ketahanan Relatif Terhadap

Panas

Bakteri vegetative dan khamir 1

Virus dan bakteriofage 1-5

Spora kapang 2-10

Spora bakteri 3 x 106


Tabel 2.2 Pengaruh suhu dan waktu sterilisasi terhadap kematian spora

Pengaruh waktu sterilisasi terhadap jumlah spora yang bertahan menunjukan

karakteristik yang berbeda-beda. Karakteristik mikroba atau termofilik pada awal proses

sterilisasi mengalami peningkatan populasi spora kemudian dengan bertambahnya waktu

sterilisasi spora yang hidup semakin berkurang. Panas yang diberikan pada awal proses

justru akan meningkatkan populasi mikroba termofil dan setelah temperatur pemanasan

mencapai temperatur yang mengakibbatkan kematian mikroba (lethal temperatur), maka

secara perlahan jumlah mikroba yang hidup berkurang.

Bailey & Ollis, (1986) menyatakan bahwa kematian jumlah mikroba oleh pemanasan

dapat mengikuti persamaan linearorde -1.

Persamaannya :

(2.1)

N = jumlah mikroba

T = waktu pemanasan

Kd = konstanta laju kematian mikroba

Integrasi persamaan 2.1 menjadi :

t ... (2.2)

N0 = jumlah mikroba sebelum pemanasan pada t = 0

Nt = jumlah mikroba setelah pemanasan periode t

Logaritma normal persamaan memberikan korelasi linear terhadap waktu, N0

sering disebut level kontaminasi (jumlah mikroba sebelum pemanasan kontaminasi

mikroba sebelum disterilisasi ) dan Nt adalah level sterilisasi.

Dalam proses sterilisasi dikenal istilah decimal reduction time atau destruction

value (D) yang didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan dalam menit pada suhu

Suhu Sterilisasi (oC) Waktu yang Diperlukan untuk

Mematikan Spora (menit)

116 30

118 18

121 12

125 8

132 2


tertentu untuk mengurangi jumlah sel vegetatif atau spora sehingga mikroba yang

bertahan berkurang menjadi 1/10. Sehingga persamaan 2.2 dapat dituliskan:

. (2.3)

D

.. (2.4)

Nilai konstanta laju kematian mikroba (kd) bergantung pada temperatur,

mengikuti persamaan Arhenius, apabila nilai ln kd dialurkan terhadap 1/T maka akan

diperoleh sebuah garis lurus gradient Ed/R.

.. (2.5)

.. (2.6)


BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat yang Digunakan

Table 3.1 Alat yang digunakan dalam metode batch dan kontinyu

Alat Spesifikasi Jumlah

Beker glass 1000 Ml 2 buah

Water bath - 1 buah

Hot plate - 1 buah

Tabung reaksi

steril

- 15 buah

Termometer - 1 buah

Mikroskup - 1 buah

Kaca preparat +

cover glass

- 5 buah

Pembakar spiritus - 1 buah

Pipet tetes - 5 buah

Pipet ukur 10 mL 5 buah

Coil - 1 buah

3.1.2 Bahan yang Digunakan

Table 3.2 Bahan yang digunakan dalam metode batch dan kontinyu

Bahan Jumlah

Fermipan spatula

Methyl Blue -

Alkohol -

Es untuk pendingin -

Media fermentasi GYEA

- Yestekstrak

- Pepton

7 gram


- Sukrosa 14 gram

28 gram

3.2 Prosedur Kerja

3.2.1 Kinetika Kematian Mikroba dan Teknik Sterilisasi Media Secara Batch

Mengulangi langkah ke-2 untuk temperatur T2 dan T3

Mengulangi langkah ke-5 untuk waktu t2, t3 dan t4

Mengamati jumlah sel hidup dan sel mati (duplo)

Meneteskan sampel biakan dalam dalam kaca preparat

Masukkan 4 tabung ke dalam beker glass berisi es

Memanaskan 4 tabung reaksi yang berisi biakan selama t1

Mengamati jumlah sel hidup dan sel mati (duplo)

Meneteskan sampel biakan dalam kaca preparat

Memindahkan biakan dalam media cair ke dalam 5 tabung reaksi masing-masing 10 mL

Memanaskan 500 mL air T = T1

Methilen Blue

Methilen Blue


3.2.2 Kinetika Kematian Mikroba dan Teknik Sterilisasi Secara Kontinyu

3.2.2.1 Kalibrasi Laju Alir

3.2.2.2 Penentuan Volume Pipa Coil

Mengulangi langkah diatas untuk skala yang lain

Melakukan pengamatan secara duplo

Menampung cairan

Mengatur skala pompa pada nilai %

Melakukan kalibrasi

Menyusun rangkaian alat

Menguhitung volume coil yang terendam (V pipa)

Mengukur panjang coil yang terendam air penangas

Mengukur diameter coil


3.2.2.3 Proses Sterilisasi Kontinyu

Mengulangi proses sterilisasi pada suhu T2 dan T3

Mengamati jumlah sel hidup dan sel mati yang keluar

Menampung media pada aliran keluaran

Mengatur laju alir (q1) biakan dalam media cair

Memanaskan water bath

T=T1


BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Pengamatan

4.1.1 Sterilisasi Batch

Table 4.1 Sampel Sebelum Pemanasan

Sel Hidup (Nt) Sel Mati Jumlah Sel Total (N0)

Jumlah Fraksi Jumlah Fraksi

69 1 0 0 69

89 1 0 0 89

T1 : 430C

Table 4.2 Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati pada Sterilisasi Batch

No t

(menit)

Sel Hidup (Nt) Sel Mati Jumlah Sel

Total

(N0) Jumlah Fraksi Jumlah Fraksi

1 7 165 0,859 27 0,141 192

17 0,212 63 0,787 80

2 14 177 0,946 10 0,053 187

167 0,954 8 0,045 175

3 21 25 0,625 15 0,375 40

24 0,400 36 0,600 60

4 28 239 0,979 5 0,020 244

158 0,975 4 0,025 162


T2 : 480C


No t

(menit)


Total


1 7 100 0,757 32 0,242 132

105 0,921 9 0,079 114

2 14 144 0,979 3 0,020 147

199 0,961 8 0,038 207

3 21 422 0,967 14 0,032 436

152 0,905 16 0,095 168

4 28 3 0,031 94 0,969 97

119 0,821 26 0,179 145

T3 : 530C


No T

(menit)

Sel Hidup (Nt) Sel Mati Jumlah

Sel Total

(N0)

Jumlah Fraksi Jumlah Fraksi

1 7 207 0,892 25 0,107 232

201 0,844 37 0,155 238

2 14 43 0,694 19 0,306 62

39 0,780 11 0,220 50

3 21 7 0,149 40 0,851 47

12 0,245 37 0,755 49


4 28 104 0,662 53 0,337 157

137 0,617 85 0,382 222

4.1.2 Sterilisasi Kontinyu

Volume Coil

Spesifikasi Coil:

Banyaknya lilitan : 26 lilitan

Diameter : 0.3 cm

T antenna 1 : 5 cm

T antenna 2 : 3.8 cm

Volume coil : 26 mL

V coil terendam, : 25 mL

Table 4.5 Kalibrasi Laju Alir

No % Skala Pompa Volume (ml) Waktu (detik)

1 70 24 120

2 75 26 120

3 80 27 120

4 85 28 120

Table 4.6 Sampel Sebelum Pemanasan

Sel Hidup (Nt) Sel Mati Jumlah Sel Total (N0) Jumlah Fraksi Jumlah Fraksi

15 0,41 21 0,58 36

12 0,57 9 0,43 21

T1 : 400C

Table 4.7 Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati pada Sterilisasi Kontinyu

No % Skala

Pompa


Total


1 70 148 0,99 2 0,01 150

578 0,78 165 0,22 743

2 75 48 0,56 37 0,44 85

251 0,93 20 0,17 271

3 80 71 0,85 13 0,15 84

184 0,92 15 0,08 199


4 85 121 0,89 15 0,11 136

53 0,62 33 0,38 86

T2 : 500C


No % Skala

Pompa


Total


1 70 16 0,31 35 0,69 51 64 0,83 11 0,17 75 2 75 87 0,90 10 0,10 97 21 0,72 8 0,28 29 3 80 259 0,94 18 0,06 277 380 0,96 16 0,04 396 4 85 148 0,93 12 0,07 160 180 0,91 17 0,09 197

T3 : 600C


No % Skala

Pompa


Total


1 70 216 0,62 134 0,38 350 186 0,64 106 0,36 292 2 75 221 0,71 91 0,29 312 232 0,57 173 0,43 405 3 80 134 0,64 77 0,36 211 89 0,58 65 0,42 154 4 85 369 0,73 136 0,27 505 279 0,59 97 0,41 476

4.2 Pengolahan Data

4.2.1 Sterilisasi Batch

Tabel 4.10 Hasil perhitungan Ln

untuk variasi suhu dan waktu berbeda pada

sterilisasi batch

T (oC) t

(menit) Ln

Rata-rata (Ln

)

43 7 -0,15 -0,85


-1,55

14 -0,05 -0,05

-0,05

21 -0,47 -0,69

-0,92

28 -0,02 -0,11

-0,20

48 7 -0,28 -0,18

-0,08

14 -0,02 -0,06

-0,04

21 -0,03 -0,06

-0,10

28 -3,48 -1,88

-0,28

53 7 -0,11 -0,14

-0,17

14 -0,37 -0,31

-0,25

21 -1,90 -1,65

-1,41

28 -0,41 -0,44

-0,48

Grafik 4.1 Grafik hubungan antara Ln

terhadap t (waktu) untuk variasi suhu

berbeda pada sterilisasi batch

y = -0.0165x R = -0.659

y = -0.0381x R = 0.3962

y = -0.0356x R = 0.1742

-2

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0 5 10 15 20 25 30

T1=43

T2=48

T3=53 C


Table 4.11 Kd, ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Batch

T (temperature) 1/T

(0C)

Kd

(

)

Ln Kd D

(

)

43 0.023 0,016 -4,135 143,911

48 0.021 0,038 -3,270 60,594

43 0.019 0,035 -3,352 65,788

Grafik 4.2 Grafik hubungan antara Ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi

Batch

Perhitungan Ed:

Y = -170,9x

Berdasarkan persamaan :

Maka,

= 170,9

y = -170.9x R = 0.6613

-4.3

-4.1

-3.9

-3.7

-3.5

-3.3

-3.1

-2.9

0.018 0.019 0.02 0.021 0.022 0.023 0.024

Ln Kd


Ed = 170,9 x 0,082

Ed = 14.01 Joule

4.2.2 Sterilisasi Kontinyu

Table 4.12 Hasil perhitungan Q dan

No

Skala

Pompa

(%)

Volume

(ml)

Waktu

(detik)

Q (ml/detik)

Q =

(detik)

=

1 70 24 120 0.200 125 2 75 26 120 0.217 115.21 3 80 27 120 0.225 111.11 4 85 28 120 0.233 107.29

Tabel 4.13 Hasil perhitungan Ln

untuk variasi suhu, %skala pompa, dan waktu

tinggal yang berbeda pada sterilisasi kontinyu

T (oC) % skala pompa (detik) Ln

Rata-rata (Ln

)

40 70 125 -0,01 -0,13

-0,25

75 115,21 -0,57 -0,33

-0,08

80 111,11 -0,17 -0,13

-0,08

85 107,29 -0,12 -0,30

-0,48

50 70 125 -1,16 -0,06

-0,16

75 115,21 -0,11 -0,23

-0,32

80 111,11 -0,07 -0,05

-0,04

85 107,29 -0,08 -0,08

-0,09

60 70 125 -0,48 -0,46

-0,45

75 115,21 -0,34 -0,45

-0,56

80 111,11 -0,45 -0,50

-0,55

85 107,29 -0,31 -0,30

-0,30


Grafik 4.3 Grafik hubungan antara Ln

terhadap (waktu tinggal) pada sterilisasi

kontinyu

Table 4.14 Kd, ln Kd, 1/T dan D untuk Sterilisasi kontinyu

1/T

(0C)

Kd

(

)

Ln Kd D

(

)

40 0.03 0,001 -6,907 2302,58

50 0.02 0,000 - -

60 0.02 0,003 -5,809 767,52

y = -0.0019x R = -0.145

y = -0.0009x R = -0.008

y = -0.0033x R = -0.217

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

105 110 115 120 125 130

T1=40 C

T2=50 C

T3=60 C


Grafik 4.4 Grafik hubungan antara Ln Kd terhadap 1/T pada sterilisasi kontinyu

Perhitungan Ed:

Y = -248,7x

Berdasarkan persamaan :

Maka,

= 248,7

Ed = 248,7 x 0,082

Ed = 20,39 Joule

y = -248.76x R = -0.666

-8

-7.5

-7

-6.5

-6

-5.5

-5

-4.5

-4

0.018 0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03 0.032


4.3 Pembahasan

4.3.1 Pembahasan oleh Andeska Neli Wijayanti

Praktikum kali ini berjudul kinetika kematian dan sterilisasi media secara

batch dan kontinyu yang bertujuan untuk menguasai teknik sterilisasi media dengan

menggunakan panas pada proses batch dan kontinyu, memahami pengaruh temperatur

dan pengaruh variasi laju alir pada proses sterilisasi batch dan kontinyu terhadap

kematian mikroba, menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), desimal

reduction time atau destruction value (D), dan Energi Aktivasi (Ed) pada proses

sterilisasi batch dan kontinyu.

Praktikum diawali dengan pembuatan media GYEA sebanyak 1 liter untuk 2

kelompok dengan komposisi terdiri dari 5 gram yeast ekstrak, 10 gram pepton dan 20

gram sukrosa, kemudian ditambahkan aquadest sebanyak 1 liter. Media yang telah

larut dan homogen lalu disterilkan di dalam autoclave pada selama 30 menit. Setelah

itu media yang telah disterilisasi didinginkan sampai mencapai suhu ruangan untuk

selanjutnya disimpan di showcase untuk mencegah terjadinya kontaminasi pada

media oleh mikroba lainnya.

Praktikum pertama yang dilakukan adalah kinetika kematian mikroba secara

kontinyu. Sehari sebelum melakukan praktikum, praktikan melakukan penanaman

fermipan seujung spatula pada media yang telah disiapkan sebelumnya, media yang

telah ditanami oleh bakteri tersebut selanjutnya di inokulasi dengan dimasukan

kedalam incubator shaker selama 1 hari dan suhu 370C. Sehari setelah penanaman

permipan, praktikan melakukan praktek dengan pertama-tama mempersiapkan

peralatan, serta mengeluarkan mikroba dari incubator shaker. Setelah peralatan dan

bahan-bahan telah siap untuk dioperasikan dilakukan kaklibrasi laju alir terlebih

dahulu pada skala pompa 70%, 75%, 80% dan 85%, yaitu dengan cara mengatur skala

pompa yang diinginkan lalu pompa peristaltik dinyalakan maka larutan akan mengalir

menuju kolom dan mengalir menuju gelas penampung, lalu diukur volume yang

tertampung selama 120 detik. Laju alir larutan pada skala pompa tersebut adalah

volume cairan yang tertampung dibagi dengan waktunya (120 detik), kaliberasi

dilakukan secara duplo untuk mendapatkan hasil yang akurat. Semakin besar skala

pompa yang dioperasikan semakin besar pula laju alir yang terukur.


Setelah itu dilakukan pengukuran volume satu siklus, dengan cara

mengeluarkan seluruh cairan yang ada pada selang dan coil, dilakukan pula

pengukuran volume coil dengan cara mengisi coil sampai penuh lalu cairan tersebut

dikeluarkan dan dilakukan pengukuran volume coil yang terendam dengan cara

mengukur panjang dan diameter coil yang tidak terendam, adapun volume coil yang

terendam adalah volume coil dikurangi dengan volume coil yang tidak terendam,

menurut pengukuran diperoleh volume coil yang terendam adalah 25mL.

Setelah dilakukan kaliberasi alat dan pengukuran volume, dilakukan

percobaan kinetika kematian secara kontinyu pada skala pompa 70% dengan laju alir

0,2mL per detik pertama-tama media yang dilengkapi oleh magnetic stirrer dialirkan

kedalam selang dan kolom serta dilakukan sampling pada setiap variasi suhu ( 400C,

500C dan 60

0C), sempel ditampung pada tabung reaksi. Setelah semua variasi suhu

pada laju alir yang sama telah diambil sempelnya, dilakukan perubahan laju alir dan

media dikeluarkan terlebih dahulu sebanyak volume satu siklus. Langkah tersebut

diulangi dengan variasi skala pompa yang berbeda (70%,75%, 80% dan 85%) dan

suhu yang berbeda pula ( 400C, 50

0C dan 60

0C), proses dilakukan secara aseptis.

Sempel yang telah diambil disimpan pada baskom yang berisi es batu dengan tujuan

agar tidak ada mikroba yang berkembang atupun mati karena mikroba ada pada

kondisi shock thermal.

Selama proses sterilisasi kontinyu berlangsung dilakukan pengamatan mikroba

yang mati dan hidup pada sempel yang telah diambil, dengan cara meneteskan sempel

ke atas kaca preparat lalu ditmbahkan 1 tetes methylen blue sebagai zat warna lalu

diratakan dan ditutup dengan kaca yang lebih tipis. Yang akan dapat praktikan amati

adalah sel hidup akan tampak berwarna bening karena sel yang hidup masih memiliki

dinding sel utuh yang bersifat selektif permeable dan sel mati akan tampak berwarna

gelap karena mikroba yang mati akan menyerap warna dari methylen blue karena

dinding sel mikroba yang mati telah rusak sehingga selnya menjadi warna biru.

Pengamatan dilakukan secara duplo untuk mendapatkan hasil yang akurat, jumlah sel

hidup dan sel mati dihitung secara manual.

Selanjutnya dari data yang diperoleh, dapat dilihat bahwa pada suhu 400C

dengan skala pompa yang semakin tinggi, presentasi jumlah sel yang mati terjadi

naik-turun atau fluktuatif, sedangkan pada suhu 500C dengan skala pompa yang

semakin tinggi, presentasi jumlah sel mati semakin sedikit dan untuk suhu 600C


semakin tinggi skal pompa yang dioperasikan presentasi jumlah sel yang mati naik-

turun. Seharusnya pada suhu yang sama dengan skala pompa yang semakin tinggi

presentasi jumlah sel yang mati semakin turun, karena waktu tinggal dari mikroba di

dalam coil yang terpanaskan semakin sebentar. Dari data tersebut praktikan

memplotkan nilai Ln

terhadap (waktu tinggal) pada grafik, sehingga akan

diperoleh nilai kd sebagai slope-nya. Nilai Kd untuk sterilisasi kontinyu pada suhu

400C, 50

0C dan 60

0C berturut-turut adalah 0,001; 0,000 dan 0,003. Nilai kd

bergantung pada suhu sterilisasinya, berdasarkan persamaan arrhenius yaitu

semakin besar suhu, maka seharusnya nilai kd-nya akan semakin besar

pula karena kd adalah konstanta laju kematian mikroba dimana semakin tinggi

suhunya maka laju kematian mikrobanya-pun akan semakin cepat. Namun pada

percobaan yang dilakukan nilai kd-nya fluktuatif, hal ini bisa disebabkan oleh

beberapa faktor diantaranya adanya kontaminasi pada sampel yang diamati, kesalahan

saat penghitungan jumlah sel hidup dan matinya, kurang sterilnya media yang

digunakan sehingga adanya kontaminan mikroba lain pada media, kurang aseptisnya

proses percobaan yang dilakukan, serta kurang tepat saat mengambil bidang pandang

bagian mikroba yang diamti di mikroskop.Selanjutnya untuk menghitung jumlah

energi yang terlibat, nilai ln Kd yang diperoleh dialurkan terhadap 1/T, maka akan

didapatkan garis dengan slope yang merupakan nilai Ed/R. Dari percobaan, energi

yang terlibat dalam proses sterilisasi ini adalah sebesar 20,39 Joule. Selain diperoleh

nilai Kd dan Ed diperoleh juga nilai D atau decimal reduction time untuk sterilisasi

secara kontinyu yang dapat diperoleh dengan cara memasukkan nilai Kd ke dalam

persamaan D=

. Nilai D ini merupakan nilai yang menentukan waktu yang

dibutuhkan (dalam menit) pada suhu tertentu untuk mengurangi jumlah sel vegetative

atau spora sehingga mikroba yang bertahan berkurang menjadi 1/10 dari jumlah

awalnya. Adapun nilai D yang diperoleh dari percobaan untuk temperatur 40, 50, dan

600C berturut-turut adalah 2302,58; - ;767,52. Dari praktikum nilai D yang diperoleh

nilainya fluktuatif dengan suhunya yang semakin meningkat bahkan pada suhu 500C

nilai D nya tidak dapat dihitung.

Setelah praktikum kinetika kematian mikroba secara kontinyu selesai,

praktikan membuat media GYEA sebanyak 1 liter untuk 2 kelompok dengan

komposisi terdiri dari 5 gram yeast ekstrak, 10 gram pepton dan 20 gram sukrosa,


kemudian ditambahkan aquadest sebanyak 1 liter, media tersebut digunakan untuk

minggu ke-3 praktikum kinetika kematian mikroba secara batch. Media yang telah

larut dan homogen lalu disterilkan di dalam autoclave pada selama 30 menit. Setelah

itu media yang telah disterilisasi didinginkan sampai mencapai suhu ruangan untuk

selanjutnya disimpan di showcase untuk mencegah terjadinya kontaminasi pada

media oleh mikroba lainnya.

Sehari sebelum melakukan praktikum kinetika kematian mikroba secara batch,

dilakukan penanaman permipan terlebih dahulu, penanaman dilakukan secara aseptis

dengan mengeluarkan media dari showcase terlebih dahulu untuk menyamakan suhu

media dengan suhu ruangan selanjutnya dimasukan seujung spatula permipan. Media

kemudian dimasukan kedalam incubator shaker selama 1 hari agar mikroba dapat

tumbuh.

Pada minggu ke-3 dilakukan praktikum kinetika kematian mikroba secara

batch. Peralatan yang digunakan lebih sederhana praktikum dilaksanakan dengan cara

memipet 10mL media kedalam 13 tabung reaksi yang kemudian tabung reaksi tersbut

akan disimpan pada gelas kimia yang diletakan pada waterbath yang kemudian pada

menit ke 7, 14, 21 dan 28 tabung reaksi dikeluarkan dan disimpan di dalam baskom

yang telah diisi es batu. Praktikum dilaksanakan dengan 3 variasi suhu yaitu 430C,

480C, 53

0C dan 4 variasi waktu yaitu 7 menit, 14 menit, 21 menit dan 28 menit.

Sempel yang telah diambill selanjutnya diamati dengan perlakuan yag sama dengan

sempel yang diambil pada sterilisasai kontinyu, pengamatan dilakukan secara duplo

untuk memperoleh hasil yang akurat.

Dari sempel yang diamati diperoleh data berupa jumlah sel hidup dan jumlah

sel mati, kemudian data tersebut digunakan untuk mendapatkan nilai Kd dan Ed nya

dengan cara memplotkan nilai Ln Nt/No terhadap waktu sterilisasinya pada grafik.

Nilai Kd diperoleh dari slope grafik tersebut, adapun nilai Kd pada praktikum kali ini

pada suhu 430C, 48

0C dan 53

0C berturu-turut adalah 0,016; 0,038 dan 0,035 . Nilai

Kd atau konstanta kematina mikroba bergantung kepada suhu sterilisasinya,

berdasarkan persamaan semakin besar suhu sterilisasai maka nilai Kd nya akan

semakin besar namun pada praktikum kali ini nilai Kd yang diperoleh tidak sesuai

dengan teori, hal ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya kurang

aseptisnya proses yang berlangsung, terkontaminasinya media yang digunakan, dan

kurang tepatnya pengambilan bidang pengamatan yang dihitung sel hidup dan


matinya. Nilai Ed atau energi yang terlibat dalam proses sterilisasi ini bisa diperoleh

dari persamaan

, adapun nilai Ed pada praktikum kali ini adalah

14,01 J. Dari percobaan ini selain diperoleh nilai Kd dan Ed diperoleh juga nilai D

atau decimal reduction time yang dapat diperoleh dengan cara memasukkan nilai Kd

ke dalam persamaan D=

. Nilai D ini merupakan nilai yang menentukan waktu

yang dibutuhkan (dalam menit) pada suhu tertentu untuk mengurangi jumlah sel

vegetative atau spora sehingga mikroba yang bertahan berkurang menjadi 1/10 dari

jumlah awalnya. Adapun nilai D yang diperoleh dari percobaan untuk temperatur 43,

48, dan 530C berturut-turut adalah 143,911;60,594 dan 65,788. Dari praktikum nilai

D yang diperoleh nilainya fluktuatif dengan suhunya yang semakin meningkat.

4.3.2 Pembahasan oleh Dila Adila

Praktikum ini bertujuan untuk menguasai teknik sterilisasi media dengan

menggunakan panas pada proses batch dan kontinyu, memahami pengaruh

temperature, waktu tinggal dan laju alir terhadap kematian mikroba dan menentukan

nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), Decimal reduction time atau destruction

value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi.

Langkah pertama yang dilakukan praktikan saat pekan pembicaraan yaitu

mempersiapkan media sebagai inokulum untuk pertumbuhan mikroba fermipan (ragi).

Media yang digunakan sebanyak 1 liter untuk 2 kelompok yang melakukan

praktikum. Media tersebut terdiri dari 5 gram yeast ekstrak, 10 gram pepton dan 20

gram sukrosa, kemudian tambahkan aquadest hingga volumenya 1 liter. Kemudian

media di sterilisasi menggunakan autoclave selama 1 jam, setelah disterilisasi media

didinginkan pada suhu ruangan hingga suhu media sama dengan suhu ruangan

kemudian media tersebut disimpan di showcase.

Pada minggu kedua dan sehari sebelum melakukan praktikum, inokulum

dikeluarkan dari showcase dan didiamkan hingga suhunya sama dengan suhu

ruangan. Kemudian praktikan memasukan fermipan seujung spatula ke dalam

inokulum yang suhunya sudah sama dengan suhu ruangan, semuanya dilakukan

dengan kondisi aseptis. Lalu inokulum diinkubasi pada incubator shaker selama 24

jam dengan suhu 370C. Keesokan harinya praktikan melakukan praktikum kinetika

kematian mikroba dengan sterilisasi kontinyu terlebih dahulu. Praktikan menyiapkan

reactor dan melakukan kalibrasi dengan skala pompa yang berbeda. Nilai skala pompa

yang digunakan untuk kalibrasi adalah 70%, 75%, 80% dan 85%. Kalibrasi bertujuan

untuk mengetahui berapa laju alir media pada skala pompa yang ditentukan. Cara

melakukan kalibrasi adalah sebagai berikut:

- Atur nilai skala pompa (missal: 70%)

- Nyalakan pompa peristaltic


- Masukkan selang yang terhubung pompa ke media yang akan disterilisasi

- Hubungkan selang dari pompa ke coil yang terendam di reactor

- Tampung cairan yang di pompa lalu amati volume cairan yang tertampung

selama 120 detik

- Ulangi langkah ini untuk skala pompa 75%, 80% dan 85%

Jika telah selesai kalibrasi, tampung cairan untuk satu siklus dan volumenya

diamati. Setelah itu dilakukan penentuan volume pipa coil dengan cara memasukkan

air ke pipa coil sampai penuh, kemudian tuangkan ke dalam gelas ukur dan amati

volumenya. Untuk mengetahui volume pipa coil yang terendam, maka harus

mengetahui volume pipa coil yang tidak terendam dulu dengan cara mengukur

diameter dan tinggi pipa coil yang tidak terendam dengan menggunakan penggaris.

Volume pipa coil yang terendam = volume pipa coil keseluruhan - volume pipa coil

yang tidak terendam.

Langkah selanjutnya adalah proses sterilisasi kontinyu yang dilakukan dengan

variasi laju alir dan variasi suhu. Kemudian pengambilan sampel secara duplo, sampel

pertama akan diamati dibawah mikroskop sedangkan sampel berkutnya disimpan

pada baskom yang berisi es, metode penyimpanan tersebut bertujuan untuk thermal

shock atau mempercepat proses pendinginan. Sampel yang akan diamati ditetesi

methilen blue dengan tujuan penambahan tersebut dapat mempermudah penghitungan

sel mati dan sel hidup.

T3:600C

No % Skala

Pompa


Total


1 70 216 0,62 134 0,38 350

186 0,64 106 0,36 292

2 75 221 0,71 91 0,29 312

232 0,57 173 0,43 405

3 80 134 0,64 77 0,36 211

89 0,58 65 0,42 154

4 85 369 0,73 136 0,27 505

279 0,59 97 0,41 476

Dari hasil pengamatan dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi skala pompa

akan menimbulkan waktu tinggal yang sedikit sehinga setelah sterilisasi masih banyak

mikroba yang hidup.

Berikut hasil dari pengolahan data Kinetika Kematian Mikroba dan Sterilisasi

kontinyu :

T (temperature) 1/T

(0C)

Kd

(

)

Ln Kd D

(

)


40 0.03 0,001 -6,907 2302,58

50 0.02 0,000 - -

60 0.02 0,003 -5,809 767,52

Setelah mendapat nilai Kd (Konstanta Laju Kematian) dapat juga menghitung

nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T, berdasarkan perhitungan dari

grafik tersebut diperoleh nilai Ed, yaitu 20,39 joule. Energy tersebut dilepaskan

karena kematian mikroba. Seharusnya semakin tinggi suhu sterilisasi maka nilai Kd

(Konstanta Laju Kematian) pun semakin tinggi artinya semakin tinggi suhu, maka

semakin cepat mikroba tersebut mati. Serta semakin tinggi suhu maka nilai decimal

reductionnya semakin kecil artinya semakin tinggi suhu maka waktu yang dibutuhkan

untuk mengurangi jumlah sel vegetative atau spora hingga mikroba yang bertahan

berkurang menjadi 1/10 pun lebih cepat. Namun pada kenyataannya hasil tersebut

fluktuatif, hal ini terjadi karena adanya kontaminasi pada sampel yang diamati,

kesalahan saat penghitungan jumlah sel hidup dan matinya, kurang sterilnya media

yang digunakan sehingga adanya kontaminan mikroba lain pada media, kurang

aseptisnya proses percobaan yang dilakukan, serta kurang tepat saat mengambil

bidang pandang bagian mikroba yang diamti di mikroskop

Minggu berikutnya praktikan akan melakukan praktikum Kinetika Kematian

dan Teknik Sterilisasi Batch, sebelumnya praktikan membuat media untuk

pertumbuhan mikroba tersebut. Satu hari sebelumnya praktikan membuat inokulum

dan disimpan di incubator shaker dengan suhu 370C. pada hari praktikum, praktikan

memasukkan inokulum pada media pertumbuhan. Lalu media di pipet 7 ml dan

dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Tabung reaksi sampling yang digunakan

sebanyak 12 tabung dimasukkan ke dalam reactor dan dipanaskan dengan beberapa

variasi suhu yang berbeda yaitu 430C, 48

0C dan 53

0C. Selain suhu yang bervariasi,

waktu pemanasan juga bervariasi. Proses sterilisasi dilakukan dengan cara reactor

pemanas di-setting pada suhu 430C. Kemudian 4 tabung reaksi dimasukkan pada

reakor dan dipanaskan, satu-persatu tabung reaksi diambil sesuai dengan variasi

waktu yang di tentukan hingga di dapatkan data sebagai berikut:

No t

(menit)

Sel Hidup (Nt) Sel Mati Jumlah Sel Total

(N0) Jumlah Fraksi Jumlah Fraksi 1 7 165 0,859 27 0,141 192

17 0,212 63 0,787 80

2 14 177 0,946 10 0,053 187

167 0,954 8 0,045 175

3 21 25 0,625 15 0,375 40

24 0,400 36 0,600 60

4 28 239 0,979 5 0,020 244


158 0,975 4 0,025 162

Dari percobaan ini di dapat pengolahan data berdasarkan semua variasi suhu

sebagai berikut:

T (temperature) 1/T

(0C)

Kd

(

)

Ln Kd D

(

)

43 0.023 0,016 -4,135 143,911

48 0.021 0,038 -3,270 60,594

Setelah mendapat nilai Kd (Konstanta Laju Kematian) dapat juga menghitung

nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T, berdasarkan perhitungan dari

grafik tersebut diperoleh nilai Ed, yaitu 14,01 joule. Energy tersebut dilepaskan

karena kematian mikroba. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi

suhu sterilisasi maka nilai Kd (Konstanta Laju Kematian) pun semakin tinggi artinya

semakin tinggi suhu, maka semakin cepat mikroba tersebut mati. Dapat disimpulkan

juga semakin tinggi suhu maka nilai decimal reductionnya semakin kecil artinya

semakin tinggi suhu maka waktu yang dibutuhkan untuk mengurangi jumlah sel

vegetative atau spora hingga mikroba yang bertahan berkurang menjadi 1/10 pun

lebih cepat.

4.3.3 Pembahasan oleh M. Agung Furqon

Pada praktikum kali ini dilakukan sterilisasi dengan proses fisik yaitu dengan

pemanasan yang dilakukan selama 3 minggu. Sterilisasi dengan pemanasan tersebut

dibagi menjadi dua, yaitu sterilisasi batch dan sterilisasi kontinyu. Praktikum

sterilisasi ini bertujuan untuk menguasai teknik sterilisasi media dengan

menggunakan panas pada proses batch dan kontinyu, memahami pengaruh

temperature dan laju alir terhadap kematian mikroba dan menentukan nilai konstanta

laju kematian mikroba (Kd), Desimal reduction time atau destruction value (D), dan

konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi.

Pada minggu pertama, media dipersiapkan sebagai inokulum untuk

pertumbuhan mikroorganisme fermipan (ragi). Media yang digunakan adalah Media

GYEA (Glycerol Yeast Extract Agar), media dibuat untuk 2 kelompok dengan

komposisi yeast extract 5 gram, pepton 10 gram, sukrosa 20 gram, dan 1000 mL

aquadest, dalam proses pembuatan media, media dibuat dalam kondisi aseptis dan

disterilkan ke dalam autoclave selama 1 jam, setelah itu media didinginkan hingga

suhu media sama dengan suhu ruang dan di masukkan ke dalam showcase untuk

mencegah terjadinya kontaminasi pada media oleh mikroba lainnya.


Pada minggu ke-dua dan sehari sebelum praktikum, inokulum dikeluarkan dari

showcase dan didiamkan hingga suhu inokulum sama dengan suhu kamar. Setelah itu

dilakukan penanaman fermipan seujung spatula ke dalam inokulum dalam kondisi

aseptis. Selanjutnya, inokulum di inkubasikan dalam shaker incubator selama 24 jam

pada suhu 37C. Pada hari praktikum inokulum dikeluarkan dari shaker incubator.

Alat yang akan digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu. Pertama alat dirangkai,

kemudian kalibrasi skala pompa peristaltik terhadap nilai laju alir media, atur skala

pompa pada 70%, nyalakan pompa dan tampung cairan yang di pompa lalu amati

volum cairan yang tertampung selama 120 s, dan ulangi langkah ini untuk skala

pompa 75%, 80% dan 85%. Setelah itu, tampung cairan untuk satu siklus dan

dilakukan penentuan volume pipa coil dengan memasukkan air ke pipa coil sampai

penuh, lalu tumpahkan air yang ada di dalam pipa coil. Ukur pipa coil yang tidak

terendam air dengan menggunakan penggaris untuk mengukur diameter dan tinggi

pipa. Kemudian panaskan water bath pada temperatur T1 = 40C, lalu ditampung

media pada aliran keluaran dalam tabung reaksi steril setelah melewati waktu tinggal.

Setelah itu, didinginkan di dalam baskom yang berisi air es untuk thermal shock atau

mempercepat proses pendinginan. Amati jumlah sel hidup dan sel mati dengan

menggunakan mikroskup. Langkah tersebut diulangi untuk proses sterilisasi pada

temperatur T2 = 50C dan T3 = 60C.

Kemudian dilakukan pengolahan data, yaitu untuk memperoleh waktu tinggal

(), dilakukan perhitungan dari data kalibrasi tersebut dan dibuat grafik

terhadap

waktu tinggal () sehingga diperoleh nilai kd sebagai slope dari persamaan regresi

linear. Nilai kd untuk variasi suhu pada sterilisasi kontinyu adalah sebagai berikut:

T (oC) Kd (

) Ln Kd 1/T D

(

)

40 0.001 -6,907 0.03 2302.58

50 0 - 0.02 -

60 0.003 -5.809 0.02 767.52

Setelah diperoleh nilai kd, dibuat grafik ln kd terhadap 1/T dan diperoleh slope

dari persamaan regresi linear, sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik

diperoleh nilai Ed, yakni 20,39 Joule. Berdasarkan tabel diatas dapat disimpulkan

bahwa nilai Decimal Reduction Time (D), semakin tinggi suhu semakin kecil nilai

Decimal Reduction Time nya.

Pada minggu ke-tiga dan sehari sebelum praktikum, inokulum dikeluarkan

dari showcase dan didiamkan hingga suhu inokulum sama dengan suhu kamar.

Setelah itu dilakukan penanaman fermipan seujung spatula ke dalam inokulum dalam

kondisi aseptis. Selanjutnya, inokulum di inkubasikan dalam shaker incubator selama

24 jam pada suhu 37C. Pada hari praktikum inokulum dikeluarkan dari shaker

incubator. Praktikum yang dilakukan adalah strilisasi batch, jadi yang dilakukan

pertama kali adalah inokulum dipipet ke dalam 13 tabung reaksi masing-masing

sebanyak 10 mL. Sisa inokulum yang tidak dipipet akan digunakan untuk praktikum


sterilisasi kontinyu. Tabung pertama digunakan sebagai sampel untuk pengamatan

jumlah sel hidup dan sel mati mikroba sebelum pemanasan (T0) melalui mikroskop

secara duplo. Sampel biakan diteteskan dalam kaca preparat dan ditambahkan

methylenblue. Sel hidup dan sel mati pada mikroskop akan terlihat pada mikroskop

dimana sel hidup akan tampak berwarna bening dan sel mati akan tampak berwarna

gelap. Hal ini karena sel yang hidup masih memiliki dinding sel utuh yang bersifat

selektif permeable, sedangkan dinding sel mati telah rusak sehingga zat warna dapat

masuk ke dalam sel. Penghitungan jumlah sel hidup dan sel mati dilakukan secara

manual dan pengamatan dilakukan duplo hingga triplo untuk keakuratan data yang

diperoleh. Selanjutnya ke-duabelas tabung lainnya disterilisasi secara batch dengan 3

variasi suhu dan 4 variasi waktu yang dilakukan secara bertahap. Untuk suhu pertama,

suhu waterbath diatur pada 430C dan masing-masing tabung dipanaskan selama 7

menit untuk T1, kemudian tabung dimasukkan ke dalam baskom yang berisi air es

sebagai shock thermal atau untuk menghambat laju kematian/ pertumbuhan

mikroorganisme sehingga waktu pendinginan tidak terlalu lama. Tabung yang telah

dingin kemudian diamati jumlah sel hidup dan sel mati menggunakan mikroskop

dengan cara yang sama seperti pengamatan untuk sampel sebelum pemanasan. Tahap

tersebut diulangi untuk suhu temperatur pemanasan T2 = 48C dan T3 = 53C.

Berdasarkan tabel data pengamatan, semakin tinggi suhu yang di gunakan dan

semakin lama waktu yang digunakan maka semakin banyak mikroba yang mati, dan

terdapat faktor lain yang mempengaruhi sterilisasi yaitu kepadatan muatan, volume

cairan, dan ukuran wadah yang dipakai. Kematian jumlah mikroba oleh pemanasan dapat

dihitung dengan membuat grafik

terhadap waktu pemanasan (t) sehingga akan

diperoleh nilai k sebagai slope-nya melalui persamaan regresi linear. Berdasarkan

grafik, diperoleh nilai Kd, yakni:

T (oC) Kd (

) Ln Kd 1/T D

(

)

43 0.016 -4.135 0.023 143,911

48 0.038 -3.270 0.021 60,594

53 0.035 -3.352 0.019 65,788

Setelah diperoleh nilai kd, dapat dihitung dengan nilai Ed dengan membuat

grafik ln kd terhadap 1/T (lihat pada grafik 4.10) sehingga berdasarkan hasil

perhitungan dari grafik 1diperoleh nilai Ed, yakni 14.01 Joule energi yang dilepaskan

karena kematian mikroba.

Dari tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai kd bergantung pada suhu

sterilisasinya. Jika suhu dinaikan maka harga Kd akan meningkat dan begitu

sebaliknya. Untuk menghitung jumlah energi yang terlibat, nilai ln Kd yang diperoleh


dialurkan terhadap

maka akan didapatkan garis dengan slope yang merupakan nilai

. Semakin besar energi aktivasi maka laju reaksinya semakin lambat karena energi

minimum untuk terjadi reaksi semakin besar. Semakin kecil harga ln K maka harga

rata-rata semakin besar. Ini membuktikan bahwa semakin tinggi temperatur maka

energi aktivasinya akan semakin kecil dan semakin sedikit waktu yang diperlukan

sehingga akan memperbesar harga laju reaksi dan hal ini sesuai dengan teori dimana

energi aktivasi berbanding terbalik dengan laju reaksi. Dan dari hasil tersebut maka

dapat ditentukan waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan tingkat sterilisasi

mikroba akhir 1/10 dari mikroba awal adalah 143,911 menit untuk suhu sterilisasi

43C, 60,594 menit untuk sterilisasi dengan suhu 50C dan 65,788 menit untuk suhu

53C. Nilai Kd pada suhu 43C lebih kecil karena mikroba termofilik belum mencapai

suhu optimum untuk pertumbuhannya.

Berdasarkan hasil percobaan, data yang diperoleh kurang akurat. Hal ini

disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adanya pengotor yang ditemui pada

mikroskop, penanganan yang kurang aseptis sehingga menyebabkan sampel

terkontaminasi, factor-faktor yang mempengaruhi daya tahan mikroba terhadap panas

yaitu berapa lama spesies berada didalam suhu tersebut dan seberapa tinggi suhu yang

diberikan serta faktor ketelitian saat menghitung jumlah sel.

4.3.4 Pembahasan oleh Suci Susilawati

Pada praktikum kali ini praktikan melakukan praktikum Kinetika kematian

dan teknik sterilisasi media secara batch dan kontinyu. Praktikum ini dilakukan agar

praktikan menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses

batch dan kontinyu, memahami pengaruh temperatur terhadap kematian mikroba,

memahami pengaruh variasi laju alir dan temperatur pada proses sterilisasi kontinyu,

menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (kd), decimal reduction time atau

destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi batch dan

kontinyu.

Praktikum kali ini dilaksanakan selama 3 minggu dengan minggu pertama

yaitu praktikum kinetika kematian mikroba dan teknik sterilisasi media secara

kontinyu dilanjutkan dengan praktikum kinetika kematian mikroba dan teknik

sterilisasi media secara batch.

Pada minggu pertama mempersiapkan media sebagai inokulum untuk

pertumbuhan mikroba fermipan (ragi). Media yang digunakan sebanyak 1 liter untuk

2 kelompok yang melakukan praktikum. Media tersebut terdiri dari 5 gram yeast

ekstrak, 10 gram pepton dan 20 gram sukrosa, kemudian tambahkan aquadest hingga

volumenya 1 liter. Kemudian media di sterilisasi menggunakan autoclave selama 1

jam, setelah disterilisasi media didinginkan pada suhu ruangan hingga suhu media

sama dengan suhu ruangan kemudian media tersebut disimpan di showcase agar

media tidak terkontaminasi oleh mikroba-mikroba yang ada di udara.


Pada minggu kedua (sehari sebelum praktikum), media tersebut dikeluarkan

dari lemari pendingin dan dibiarkan hingga temperature media sama dengan suhu

ruangan. Lalu dilakukan penanaman ragi dengan cara memasukkan fermipan ke

dalam media tersebut sebanyak ujung spatula dalam keadaan aseptis. Inokulum

tersebut lalu dimasukkan ke dalam incubator shaker pada kondisi suhu 370C selama

24 jam agar ragi yang terdapat dalam media tersebut menyebar secara menyeluruh

dan inokulum menjadi homogen.

Pada hari praktikum, hal yang pertama dilakukan adalah merangkai alat.

Setelah itu dilakukan penentuan volume pipa coil dengan cara mengukur diameter

coil tembaga dan mengukur panjang coil tembaga yang terendam air penangas

menggunakan. Dari data tersebut dapat diketahui volume coil yang terendam yang

dijadikan sebagai volume pipa. Selanjutnya dilakukan kalibrasi laju alir menggunakan

air dengan cara mengatur skala pompa pada nilai 70%, 75%, 80% dan 85% lalu

pompa peristaltik tersebut dinyalakan sehingga air tersedot kedalam selang dan

melewati coil tembaga. Air yang keluar ditampung dan diamati berapa ml air yang

tertampung hingga 120 detik. Proses kalibrasi dilakukan secara duplo agar

memperoleh hasil yang akurat. Setelah proses kalibrasi selesai, air tersebut diganti

dengan media yang telah dibuat.

Sampel pertama sebelum proses pemanasan diteteskan ke dalam kaca preparat

dan ditambahkan methylen blue sebagai zat warna untuk memperjelas keadaan

mikroba yang akan diamati di bawah mikroskop secara duplo untuk mengetahui

jumlah sel hidup dan sel mati. Sel yang mati akan menyerap warna methylen blue

sehingga ketika diamati sel mati akan berwarna dan sel hidup tidak berwarna.

Selanjutnya dilakukan pemanasan pada water bath hingga mencapai temperatur

T1=400C dan mengatur skala pompa yang diinginkan yaitu 70%, 75%, 80% dan 85%.

lalu media yang keluar dari aliran keluaran ditampung dalam tabung reaksi steril

setelah melewati waktu tinggal. Setelah itu, tabung tersebut dimasukkan ke dalam

beker glass yang berisi es agar waktu pendinginan tidak terlalu lama. Lalu sampel dari

setiap tabung diteteskan ke dalam kaca preparat dan ditambahkan methylen blue

sebagai zat warna untuk memperjelas keadaan mikroba yang akan diamati di bawah

mikroskop secara duplo untuk mengetahui jumlah sel hidup dan sel mati. Langkah

praktikum diatas diulangi untuk suhu pemanasan T2=500C dan T3 = 60

0C.

Selanjutnya melakukan pengolahan data sehingga didapat Nilai konstanta laju

kematian mikroba (Kd), desimal reduction time atau destruction value (D), dan

konstanta Arhenius (Ed) pada proses continuous adalah sebagai berikut.

Hasil perhitungan proses sterilisasi dengan metoda continous:

No Temperatur (oC) Konstanta Laju

Kematian (kd)

D Ed

1 40 0.001 2302,58

20,39 Joule 2 50 0 -

3 60 0.003 767.52


Dari hasil pengamatan dapat dilihat data jumlah sel hidup sebelum pemanasan

dan sesudah pemanasan. Secara teori jumlah sel mati lebih banyak daripada jumlah

sel hidup karena pemanasannya yang hanya selewat. Namun ternyata dari hasil

praktikum tidak sejalan dengan teori. Hal ini dapat terjadi karena kurang teliti saat

menhitung bakteri dan karena masih terdapat alkohol dalam kaca preparat.

Pada minggu ketiga (sehari sebelum praktikum), media inokulum dikeluarkan

dari lemari pendingin dan dibiarkan hingga temperature media sama dengan suhu

ruangan. Lalu dilakukan penanaman ragi dengan cara memasukkan fermipan ke

dalam media tersebut sebanyak ujung spatula dalam keadaan aseptis. Inokulum

tersebut lalu dimasukkan ke dalam incubator shaker pada kondisi suhu 37 C selama

24 jam agar ragi yang terdapat dalam media tersebut menyebar secara menyeluruh

dan menjadi homogen. Pada hari praktikum, media tersebut dikeluarkan dari

incubator shaker dan di pipet kedalam 13 tabung reaksi. Sampel pada tabung pertama

sebelum proses pemanasan diteteskan ke dalam kaca preparat dan ditambahkan

methylen blue sebagai zat warna untuk memperjelas keadaan bakteri. Selanjutnya

diamati di bawah mikroskop secara duplo untuk mengetahui jumlah sel hidup dan sel

mati seperti pengamatan pada saatn percobaan seterilisasi secara kontinyu.

Selanjutnya dilakukan pemanasan 12 tabung dengan tiga variasi suhu yang berbeda

yaitu T1= 43 C dan T2= 48 C dan T3= 53 C. Kemudian setiap 4 tabung dipanaskan

dengan variasi waktu pemanasan yang berbeda yaitu t1= 7 menit, t2= 14 menit, t3=

21 menit, dan t4= 28 menit. Setelah itu, tabung tersebut dimasukkan ke dalam beker

glass yang berisi es sebagai shock thermal agar waktu pendinginan tidak terlalu lama.

Lalu sampel dari setiap tabung diteteskan ke dalam kaca preparat dan ditambahkan

methylen blue sebagai zat warna untuk memperjelas keadaan bakteri. Langkah

praktikum diatas diulangi untuk suhu pemanasan T2.

Selanjutnya melakukan pengolahan data sehingga didapat Nilai konstanta laju

kematian mikroba (Kd), desimal reduction time atau destruction value (D), dan

konstanta Arhenius (Ed) pada proses continuous adalah sebagai berikut.

Hasil perhitungan proses sterilisasi dengan metoda batch:

Dari hasil pengamatan dapat dilihat data jumlah sel hidup sebelum pemanasan

dan sesudah pemanasan. Secara teori jumlah sel mati lebih sedikit daripada jumlah sel

hidup karena pemanasannya yang lama. Namun ternyata dari hasil praktikum tidak

sejalan dengan teori. Hal ini dapat terjadi karena kurang teliti saat menhitung bakteri.

No Temperatur (0C) Konstanta Laju

Kematian (kd)

D Ed

1 43 0.0497 5.30

14,01 Joule 2 48 0.0573 5.16

3 53 0.0547 5.21


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal,

diantaranya sebagai berikut :

Semakin besar skala pompa (F) maka waktu tinggal akan semakin singkat

terbukti pada percobaan dengan metoda continuous.

Semakin tinggi suhunya, maka nilai desimal reduction time-nya semakin kecil.

Data yang diperoleh kurang akurat. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor,

diantaranya adanya pengotor yang ditemui pada mikroskop, penanganan yang

kurang aseptis, serta faktor ketelitian saat menghitung jumlah sel.

Nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), desimal reduction time atau

destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi batch

dan continuous adalah sebagai berikut.

Hasil perhitungan proses sterilisasi dengan metoda continous:

No Temperatur (oC) Konstanta Laju

Kematian (kd)

D Ed

1 40 0.001 2302,58

20,39

Joule 2 50 0 -

3 60 0.003 767.52

Hasil perhitungan proses sterilisasi dengan metoda batch:

No Temperatur (0C) Konstanta Laju

Kematian (kd)

D Ed

1 43 0.0497 5.30

14,01 Joule 2 48 0.0573 5.16

3 53 0.0547 5.21


5.2 Saran

1. Pada proses penanaman mikroorganisme yaitu fermipan (ragi) sebaiknya tidak

terlalu banyak, agar pada pembiakkan, tidak terjadi perebutan nutrientdan

memudahkan dalam proses pengamatan mikroba.

2. Pada praktikum kinetika kematian mikroba dan teknik sterilisasi media secara

continuous, saat proses penyampuran media dengan kelompok yang satunya lagi

lebih baik dilakukan di awal. Agar media dapat tercampur dengan sempurna.

3. Lebih memerhatikan suhu sampel di dalam tabung reaksi saat akan dilakukan

proses pengamatan sampel yang telah dipanaskan, jika suhunya terlalu dingin

maka kondisi mikrobanya masih dalam keadaan nonaktif.

4. Lebih teliti pada proses pengamatan dan dilakukan secara duplo agar

mendapatkan hasil yang akurat

DAFTAR PUSTAKA

Ir.Unung Leoanggraini, M.T, Ir. Rintis Manfaati, M.T. BUKU I BAHAN AJAR PRAKTIKUM

BIOPROSES. Politeknik Negeri Bandung, 2011.

http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._BIOLOGI/196805091994031-

KUSNADI/BUKU_COMMON_TEXT_MIKROBIOLOGI,_Kusnadi,dkk/BAB_II_metode.pdf

(diakses pada tanggal: 26 Desember 2014, 20:30)


LAMPIRAN PERHITUNGAN

STERILISASI BACTH

Perhitungan ln

untuk variasi suhu berbeda

T3 = 43 oC

t1 = 7menit --- > Ln

= ln

= -0,151

t2 = 14menit --- > Ln

= ln

= -0,054

t3 = 21menit --- > Ln

= ln

= -0,470

t4 = 28menit --- > Ln

= ln

= 3,876

T 3 = 48 oC


= ln

= -0,277

t2 = 14menit --- > Ln

= ln

= -0,020

t3 = 21menit --- > Ln

= ln

= -0,032

t4 = 28menit --- > Ln

= ln

= -3,476

T3 = 53 oC


= ln

= -0,114

t2 = 14menit --- > Ln

= ln

= 0,816

t3 = 21menit --- > Ln

= ln

= -1,904

t4 = 28menit --- > Ln

= ln

= -0,411

Keterangan : Nt = rata-rata hidup

No= rata-rata hidup + rata-rata mati

STERILISASI KONTINYU

Perhitungan Q (saat kalibrasi)

70 % V = 24 mL

t = 120 detik

Q =

=

= 0,200mL/detik


75 % V = 26 mL

t = 120 detik

Q =

=

= 0,217 mL/detik

80 % V = 27 mL

t = 120 detik

Q =

=

= 0,225 mL/detik

85 % V = 28 mL

t = 120 detik

Q =

=

= 0,233 mL/detik

Perhitungan Waktu Tinggal ()

=

1 =

=

= 125 detik

2 =

=

= 115,21 detik

3 =

=

= 111,11 detik

4 =

=

= 107,29 detik

Perhitungan ln

untuk variasi suhu berbeda

T1 = 40 oC

Skala 70% --- > Ln

= ln

= ln 0,814 = -0,206

Skala 75% --- > Ln

= ln

= ln 0,842 = -0,172

Skala 80% --- > Ln

= ln

= ln 0,900 = -0,105


Skala 85% --- > Ln

= ln

= ln 0,784 = -0,243

T2 = 50 oC

Skala 70% --- > Ln

= ln

= ln 0,635 = -0,454

Skala 75% --- > Ln

= ln

= ln 0,857 = -0,153

Skala 80% --- > Ln

= ln

= ln 0,949 = -0,052

Skala 85% --- > Ln

= ln

= ln 0,921 = -0,082

T3 = 60 oC

Skala 70% --- > Ln

= ln

= ln 0,626 = -0,468

Skala 75% --- > Ln

= ln

= ln 0,631 = -0,460

Skala 80% --- > Ln

= ln

= ln 0,609 = -0,496

Skala 85% --- > Ln

= ln

= ln 0,661 = -0,414

Keterangan : Nt = rata-rata hidup

No= rata-rata hidup + rata-rata mati


LAMPIRAN GAMBAR

1. Rangkaian alat kinetika kematian secara kontinyu

2. Proses pemanasan secara batch

3. Pengambilan dan perhitungan sampel


PEMANASAN SECARA BATCH

TEMPERATURE TIME GAMBAR

26 0


43 1


2


3


4


48 1


2

3


4


53 1


2


3


4


PEMANASAN SECARA KONTINYU

TEMPERATU

RE

LAJU

ALIR

GAMBAR

T1 Q3

T1 Q4


T2 Q1


T2 Q2


T2 Q3


T2 Q4

T3 Q1


T3 Q2


T3 Q3


T3 Q4

kinetika kematian mikroba

Documents