Prinsip kerja yang steril dan aseptis merupakan prinsip kerja yang harus dilakukan pada saat melakukan praktikum atau penelitian di Laboratorium Mikrobiologi. Kerja yang steril berarti kerja pada kondisi bebas dari semua bentuk hidup mikroorganisme, termasuk endospora dan virus. Namun, kondisi steril tidak terbebas dari kehadiran prion. Proses atau tahapan kerja untuk menghilangkan atau mematikan seluruh bentuk hidup mikroorganisme dan virus disebut sterilisasi. Sterilisasi dapat dilakukan dengan berbagai metode, baik metode fisik maupun kimia (Nester dkk., 2004).
Sementara itu, kerja aseptis adalah kerja pada kondisi tercegah dari serangan agen infeksi yang dapat menginfeksi jaringan atau material yang steril. Untuk mencapai kondisi aseptis diperlukan teknik-teknik aseptik (Benson, 2001). Teknik-teknik aseptik adalah teknik yang dilakukan untuk mengurangi serangan patogen yang dapat mengontaminasi media/kultur (Black, 2008) dan jaringan hidup (Benson, 2001). Suatu media atau jaringan hidup agar terbebas dari kontaminasi agen penyebab penyakit dan virus harus dilakukan upaya disinfeksi terlebih dahulu. Secara umum, disinfeksi menggunakan zat kimia antimikroba yang disebut zat disinfektan (Nester dkk., 2004; Black, 2008).
Zat disinfektan mudah mematikan bakteri dalam fase vegetatif, jamur, dan lipid containing virus. Sementara itu, zat disinfektan sulit mematikan Mycobacteria dan non-lipid containing virus serta umumnya spora bakteri dapat resistan terhadap zat tersebut (Collins & Lyne, 2004). Zat disinfektan dapat berupa fungisida dan germisida. Fungisida adalah zat disinfektan yang dapat membunuh jamur, sedangkan germisida adalah zat disinfektan yang dapat membunuh mikroorganisme dan menginaktivasi virus (Nester dkk., 2004). Sementara itu, zat disinfektan yang aman digunakan oleh kulit atau jaringan hidup lain disebut zat antiseptik (Benson, 2001; Nester dkk., 2004).
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sterilisasi mempunyai bermacam-macam metode. Metode-metode sterilisasi tersebut antara lain metode penyalaan (flaming), panas-kering, autoclaving, tyndalisasi, filtrasi, dan inspisasi (Collins & Lyne, 2004). Namun, metode yang paling umum dan mendasar untuk digunakan dalam sterilisasi adalah metode autoclaving, panas-kering, dan filtrasi (Harley & Prescott, 2002).
Metode autoclaving menggunakan alat yang disebut autoklaf. Metode autoclaving atau metode panas-basah memanfaatkan panas uap air untuk melakukan proses pensterilan. Tidak hanya itu, metode autoclaving memanfaatkan kekuatan tekanan, sehingga suhu yang dihasilkan menjadi lebih tinggi dan proses sterilisasi menjadi lebih cepat (Collins & Lyne, 2004). Sementara itu, metode panas-kering memanfaatkan aliran udara panas untuk melakukan proses pensterilan. Berbeda dengan metode autoclaving, metode panas-kering memerlukan waktu yang lebih lama karena sterilisasi tidak disertai dengan tekanan seperti halnya pada metode autoclaving (Harley & Prescott, 2002). Selanjutnya, metode filtrasi merupakan metode pensterilan dengan menggunakan pori yang sangat kecil untuk menyaring bakteri. Namun, mikroplasma dan virus tidak ikut tersaring dengan menggunakan metode filtrasi (Collins & Lyne, 2004).
Laboratorium Mikrobiologi harus mempunyai sejumlah alat yang dapat menunjang proses praktikum dan penelitian di dalamnya. Di antara alat-alat tersebut, ada alat-alat yang khusus digunakan di dalam Laboratorium Mikrobiologi dan ada juga yang tidak. Alat-alat tersebut antara lain autoklaf, oven, inkubator statis, shaker incubator atau inkubator kocok, waterbath shaker incubator, vorteks, desikator, transfer box, anaerobic jar, sentrifugator, dan spektrofotometer. Berikut penjelasan artikel alat-alat laboratorium mikrobiologi beserta fungsinya:
1. Autoklaf
Autoklaf adalah sebuah alat yang digunakan untuk melakukan sterilisasi dengan memanfaatkan panas uap air di bawah tekanan. Temperatur panas uap air pada tekanan atmosfer hanya mencapai 100 °C. Akan tetapi, temperatur akan meningkat dengan adanya tekanan, misalnya pada tekanan 1 bar (kira-kira 15 lb/in2) temperatur menjadi 121°C. Bakteri akan dibunuh pada temperatur tersebut kurang lebih selama 15-20 menit (Collins & Lyne, 2004; Black, 2008). Autoklaf dapat digunakan untuk sterilisasi kultur media, jarum suntik, dan larutan yang termostabil (Cappuccino & Sherman, 2001).
Sterilisasi dengan menggunakan autoklaf memiliki kisaran tekanan, waktu dan temperatur, tergantung material yang akan disterilisasi. Tekanan yang dipakai pada alat autoklaf berkisar antara 15-20 lb, temperatur yang diizinkan berkisar antara 121-125 °C (250-256 °F), dan waktu yang dibutuhkan berkisar antara 15-45 menit, tergantung bahan atau material yang akan dimuat (Morello dkk., 2003). Udara juga merupakan faktor penting yang memengaruhi keefektifan alat autoklaf. Kehadiran udara pada muatan autoklaf akan memberi pengaruh kurang baik terhadap penetrasi panas uap air ke kultur media (Collins & Lyne, 2004).
 |
| Gambar 1. Autoklaf. |
Sementara itu, untuk mengecek alat autoklaf masih bekerja baik atau tidak, diperlukan pengetesan menggunakan indikator biologi. Indikator biologi yang lazim digunakan adalah endospora
Bacillus stearothermophilus. Spora bakteri tersebut dipakai karena sporanya dapat resistan terhadap panas. Apabila setelah sterilisasi masih ditemukan spora bakteri tersebut, berarti alat autoklaf sedang bermasalah. Cara pengecekan dimulai dengan menaruh strip yang mengandung spora bakteri dengan material yang disterilisasi pada autoklaf. Setelah proses sterilisasi selesai, tiap strip ditempatkan di dalam medium cair. Apabila terjadi perubahan warna pH indikator pada medium cair, berarti proses sterilisasi tidak berjalan sukses (Morello dkk., 2003).
2. Oven
Oven adalah alat yang digunakan pula dalam melakukan sterilisasi. Berbeda dengan autoklaf, oven tidak memanfaatkan panas uap air untuk melakukan sterilisasi. Oven dapat mensterilkan barang-barang dengan memanfaatkan aliran udara panas. Aliran udara panas tersebut didapatkan secara elektrik. Barang-barang yang disterilkan oleh oven antara lain cawan petri, labu erlenmeyer, pipet, dan objek metal (Collins & Lyne, 2004: 45). Barang pecah belah tersebut akan tergores dan rusak apabila diberikan panas uap air (Harley & Prescott, 2002).
Kelemahan sterilisasi menggunakan oven adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan sterilisasi cukup lama, yaitu sekitar dua jam. Temperatur yang diizinkan untuk melakukan sterilisasi pada oven, berkisar antara 160-170 °C. Apabila lebih dari 180 °C, barang yang disterilisasi akan menjadi gosong (Harley & Prescott, 2002).
 |
| Gambar 3. Oven. |
3. Spektrofotometer
Spektrofotometer adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur tingkat kekeruhan suatu sampel kultur. Pengukuran tingkat kekeruhan bertujuan untuk menghitung jumlah konsentrasi sel bakteri yang berada pada suatu sampel (Benson 2001; Nester dkk. 2003). Prinsip kerja yang digunakan adalah dengan mengkonversi jumlah cahaya yang diserap oleh sampel (absorban/densitas optik, O.D.) menjadi jumlah konsentrasi sel bakteri. Sebelumnya, jumlah cahaya yang diteruskan (%T) oleh sampel harus diketahui dengan cara melihat jarum galvanometer yang tertera pada alat spektrofotometer. Jumlah cahaya yang diteruskan (%T) tadi, kemudian dimasukkan ke dalam rumus densitas optik (O.D.) sebagai berikut:
Angka O.D. yang telah didapatkan kemudian dikonversi dengan menggunakan tabel logaritma atau kalkulator, sehingga jumlah konsentrasi sel bakteri pada sampel tersebut dapat diketahui (Benson, 2001).
Pembahasan lanjut mengenai spektrofotometer dengan detail, silahkan baca artikel berikut:
SPEKTROFOTOMETRI
4. Sentrifugator
Sentrifugator adalah alat yang digunakan untuk mempelajari struktur dan fungsi suatu komponen sel. Prinsip kerjanya adalah dengan memisahkan atau memfraksionasi setiap komponen sel berdasarkan berat jenis dari tiap komponen sel. Alat tersebut memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan mengendap dan substansi yang lebih ringan akan berada di atas. Jika kecepatan sentrifugator semakin meningkat, komponen yang lebih ringan akan mengendap di dasar. Komponen sel yang mengendap disebut pellet, dan komponen sel yang tersuspensi di atasnya disebut supernatan. Pellet yang berhasil didapatkan nantinya akan dipelajari lebih lanjut untuk diketahui fungsinya (Campbell & Reece, 2009).
 |
| Gambar 4. Sentrifugator |
5. Inkubator
Inkubator adalah alat yang digunakan untuk menginkubasi atau mengerami suatu biakan. Inkubator menyediakan kondisi temperatur yang optimum untuk mikroorganisme bisa melakukan pertumbuhan. Inkubator memiliki alat pengatur suhu, sehingga temperatur dapat diatur sesuai biakan yang akan diinkubasi. Inkubator memanfaatkan panas-kering seperti oven. Pada beberapa jenis inkubator, kelembapan disediakan dengan memberikan air di dalam inkubator selama periode pertumbuhan mikroba. Lingkungan yang basah memperlambat dehidrasi pada medium sehingga menghindari kondisi lingkungan yang bias (Cappuccino & Sherman, 2001).
 |
| Gambar 5. Inkubator. |
Inkubator memiliki banyak tipe, misalnya inkubator statis, inkubator kocok, dan inkubator waterbath shaker. Inkubator statis adalah jenis inkubator yang digunakan untuk mengerami mikroba pada medium padat. Sementara itu, inkubator kocok dan inkubator waterbath shaker digunakan untuk mengerami mikroba pada medium cair. Pengocokan pada inkubator kocok dilakukan untuk memberikan pengaruh terhadap temperatur dan beberapa aspek metabolisme mikroba (Patching & Rose, 1970). Adanya prosedur pengocokan pada proses inkubasi mikroba sangat bermanfaat pada mikroba yang dikultur di medium cair, seperti meningkatkan kontak antara mikroba dan medium.
Penggunaan inkubator waterbath shaker memiliki keuntungan dibandingkan dengan jenis inkubator yang lain. Keuntungannya adalah penghantaran panas lebih cepat dan merata kepada kultur mikroba, karena penghantaran panas melalui air. Agitasi atau pergolakan air juga akan meningkatkan aerasi. Namun, inkubator waterbath shaker juga memiliki kekurangan, yaitu hanya dapat menginkubasi mikroba pada medium cair (Cappuccino & Sherman, 2001).
Selanjutnya, timbul masalah khusus mengenai inkubasi terhadap bakteri anaerob. Hal tersebut disebabkan bakteri anaerob akan terbunuh jika terpapar dengan oksigen. Inkubasi bakteri anaerob dapat dilakukan pada alat khusus yang mencegah kondisi lingkungan yang kaya oksigen, yaitu alat yang disebut anaerobic jar. Anaerobic jarmempunyai banyak tipe, salah satunya adalah yang memanfaatkan teknik GasPak system (Cappuccino & Sherman, 2001).
Prinsip kerja dari alat anaerobic jar yang menggunakan teknik GasPak system adalah dengan mengeluarkan oksigen dari botol yang tertutup dengan bantuan GasPak Generator dan katalis. Sistem tersebut menggunakan bungkus kimia (GasPak Generator) yang terdiri dari sodium bikarbonat dan sodium borohidrit, yang nantinya akan bereaksi dengan air sehingga menghasilkan karbon dioksida dan hidrogen. Proses penambahan air dilakukan sebelum botol ditutup, dengan cara dipipet ke dalamnya. Setelah itu, paladium, yang terletak di tutup botol, mengkatalisis pembentukan air yang berasal dari hidrogen dan oksigen residu. Akhirnya, kandungan oksigen semakin berkurang dan kandungan karbon dioksida semakin meningkat, sehingga menciptakan kondisi lingkungan yang kondusif untuk pertumbuhan bakteri anaerob (Cappuccino & Sherman, 2001; Morello dkk., 2003; Tortora dkk., 2010).
Untuk mengecek alat anaerobic jar masih bekerja dengan baik atau tidak, dapat menggunakan indikator biologi dan kimia. Indikator biologi yang dapat digunakan seperti Pseudomonas aeruginosa dan Clostridium welchii. Indikator biologi dapat digunakan untuk melihat kecukupan prosedur anaerob yang terjadi pada alat anaerob jar. Namun, pengecekan dengan indikator biologi memerlukan waktu yang lama (harus menunggu tahap inkubasi sampai selesai) dan hasilnya bergantung juga pada medium yang digunakan (Watt dkk., 1976). Sementara itu, indikator kimia yang sering digunakan adalah metilen biru. Metilen biru akan menjadi berkurang warnanya pada kondisi yang kehilangan oksigen (Cappuccino & Sherman, 2001; Morello dkk., 2003; Tortora dkk., 2010).
6. Desikator
Desikator adalah alat yang menjaga suatu material dalam kondisi kering dan menjauhkannya dari uap air. Desikator disebut juga kotak pengering karena segala sesuatu yang disimpan di dalamnya akan menjadi kering. Hal tersebut karena adanya suatu desiccant, yaitu suatu agen yang dapat mengabsorpsi semua uap air yang ada di udara pada lingkungan desikator yang tertutup. Salah satu desiccant yang sering digunakan adalah silika gel. Silika gel akan berubah warna setelah mengabsorpsi uap air. Perubahan warna pada silika gel karena reaksi kimia yang terjadi antara silika gel dengan air yang telah diabsorpsi.
7. Microbiological Safety Cabinet (MSC)
Microbiological safety cabinet (MSC) adalah suatu tempat atau ruangan yang didesain untuk memproteksi suatu pekerjaan dari kontaminasi, contohnya adalah transfer box atau laminar flow. Selain itu, MSC berguna untuk menciptakan keadaan yang aseptis pada saat pembuatan medium atau manipulasi objek mikroorganisme. Alat MSC mempunyai berbagai tipe sirkulasi udara, setidaknya ada tiga tipe. Salah satu tipenya, udara yang telah terfiltrasi dialirkan ke seluruh MSC agar tercipta sirkulasi udara yang baik, kemudian dikeluarkan melalui suatu exhaust air. Sirkulasi udara bersih tersebut dapat mencegah kontaminasi pada saat melakukan kegiatan pembuatan medium atau manipulasi objek mikroorganisme (Collins & Lyne, 2004).
8. Vorteks
Vorteks merupakan alat yang digunakan untuk mencampur sejumlah bahan dalam suatu botol. Prinsip kerja dari vorteks adalah dengan memberikan putaran atau guncangan pada botol sehingga berbagai campuran bahan yang ada di dalam botol tersebut menjadi tercampur secara merata. Proses pencampuran bahan pada vorteks harus dilakukan di ruangan mikrobiological safety cabinet untuk mencegah terjadinya kontaminasi (Collin & Lyne, 2004).
Referensi
- Benson. 2001. Microbiological application lab manual, 8th ed.
- Black, J. G. 2008. Microbiology, 7th ed.
- Campbell, N. A. & J. B. Reece. 2009. Biology, 8th ed.
- Cappuccino, J. G. & N. Sherman. 2002. Microbiology: A laboratory manual.
- Collins, C. H. & P. M. Lyne. 2004. Collins & Lyne's microbiological methods.
- Harley & Prescott. 2002. Laboratory exercises in microbiology, 5th ed.
- Patching, J. W. & A. H. Rose. 1970. The Effects and control of temperature. Dalam: Norris, J. R. & D. W. Ribbons (eds.). 1970. Methods in microbiology volume 2.
- Morello, J. A., P. A. Granato & H. E. Mizer. 2003. Laboratory manual and workbook in microbiology: Applications to patient care.
- Nester, E. W., D. G. Anderson, C. E. Roberts, N. N. Pearsall & M. T. Nester. 2004. Microbiology: A human perspective, 4th ed.
- Tortora, G. J., B. R. Funke & C. L. Case. 2010. Microbiology: An introduction, 10th.
- Watt, B., J. G. Collee & R. Brown. 1976. Tests of performance of anaerobic jars.
