Membrane Filtration (MF) solusi untuk Enumerasi Mikroba pada Sampel Air
Enumerasi mikroba adalah estimasi jumlah mikroorganisme. Teknik dan perhitungan yang sesuai diperlukan untuk memberikan representasi jumlah mikroorganisme/mikroba pada berbagai bahan atau sampel. Salah satu metode enumerasi mikroba adalah Membrane Filtration (MF). Metode MF merupakan metode kultur yang banyak diaplikasikan terutama untuk sampel air. Sesuai dengan namanya, MF menggunakan membran yang berfungsi sebagai filter untuk menahan mikroba dan melewatkan air dari sampel. Fungsi membran juga untuk menahan dan mengkonsentrasikan mikroba yang tersebar dalam air. Membran tersebut kemudian dikultur pada media kultur/pertumbuhan yang sesuai dan diinkubasi pada suhu tertentu. Hasil pengamatan MF adalah pertumbuhan koloni mikroba pada permukaan membran. Tiap koloni mewakili keberadaan dari satu mikroba.
Secara sederhana, prosedur MF merupakan proses yang diawali dengan filtrasi sampel air menggunakan membran filter dan dibantu hisapan dari sistem vakum, kemudian membran dipindahkan ke dalam media kultur. Sampel air dihisap oleh sistem vakum. Air tersaring sedangkan mikroba tertahan pada permukaan membran filter. Membran filter diangkat dari holder, kemudian dipindahkan pada media kultur atau agar plating yang sesuai dalam cawan petri. Kultur tersebut diinkubasi pada suhu dan waktu tertentu. Setelah inkubasi dan terbentuk koloni mikroba, koloni tersebut dihitung dan dinyatakan sebagai satuan colony forming unit (cfu). Kisaran koloni yang dihitung antara 30 – 300. Sampel pengeceran tertentu diperlukan sehingga diperoleh koloni yang tidak padat melebihi 300 koloni.
Metode MF memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode enumerasi lain. Salah satu metode enumerasi lain yang banyak dikenal dan masih digunakan adalah metode most probable number (MPN). Secara garis besar, metode MF lebih menguntungkan dibanding MPN. Keuntungan utamanya, metode MF lebih akurat dibanding MPN. Selain itu, waktu kerja metode MF juga lebih cepat dibanding MPN. Uji MF cocok dan efektif untuk pengujian sejumlah besar sampel air, terutama air minum. Metode ini juga memungkinkan tidak terpapar agen bakteriostatik dan bakterisidal yang tidak mungkin dihilangkan pada metode cawan tuang (pour plate), sebar (spread), dan MPN. Membran hasil MF dapat ditransfer dari satu media ke media lain sebagai tujuan seleksi dan differensi sehingga memungkinkan enumerasi & isolasi. Walaupun banyak keunggulan, metode MF juga mempunyai sebuah keterbatasan, yaitu tidak bisa diterapkan untuk sampel air turbid/keruh, namun secara keseluruhan metode MF lebih baik dibanding MPN. Tabel berikut ini adalah perbandingan antara MF dan MPN.
Baca Juga : Respirator Partikulat, Solusi K3 untuk Polusi Partikulat (PM 2.5) & Keamanan Medis
Metode MF juga menjadi protokol atau metode standar dalam pengujian air. Salah satu regulasi terkait minuman dari BPOM, yaitu Perka BPOM 13 tahun 2019, memuat metode analisis air mineral dan air minuman olahan berdasarkan acuan SNI 3554 yang merupakan cara uji cemaran mikroba pada air. Metode SNI 3554 banyak menjadi acuan metode uji mikrobiologi, terutama metode MF untuk parameter Angka Lempeng Total (ALT), bakteri bentuk koli, dan spesifik Pseudomonas aeruginosa. Salah satu spesifikasi MF yang direferensikan dalam SNI 3554 adalah penggunaan membran filter dengan ukuran pori 0,45 μm. Selain acuan lokal, ada juga standar internasional terkait MF yaitu ISO 11731 khusus untuk bakteri spesifik Legionella yang menjadi perhatian global. Berdasarkan ISO 11731, ada penekanan utama pada spesifikasi membran yang digunakan terhadap dua alternative metode, yaitu direct culture dan concentrate-dilution. Untuk direct culture, ISO 11731 merekomendasikan membran berbahan MCE dengan diameter 47 atau 50 mm dan ukuran pori 0,2 atau 0,45 μm. Untuk concentration & elution ISO 11731 merekomendasikan membrane PCTE atau PES berdiameter 47 – 142 mm dengan ukuran pori 0,2 μm.
Metode MF membutuhkan komponen utama untuk filtrasi, yaitu membran filter sebagai bahan habis pakai. Spesifikasi bahan membran MF yang digunakan adalah nitroselulosa/nitrocellulose (NC). Sejatinya membran NC tersebut tidak murni namun merupakan campuran NC dan CA (cellulose acetate) sehingga lebih tepat dinamakan mixed cellulose ester (MCE). Campuran bahan tersebut menjadikan MCE mempunyai biokompatibilitas yang baik, ukuran pori seragam, dan tidak mudah rapuh. Ukuran yang umum diaplikasikan dalam MF adalah standar 47 dan 50 mm. Membran MF tersebut berupa permukaan polos atau dapat dilengkapi dengan grid, yaitu garis petak yang digunakan untuk membantu perhitungan. Tinta yang digunakan untuk pembuatan grid tersebut diharapkan tidak menyebabkan inhibisi pertumbuhan mikroba (biokompatibel).
Selain membran filter, dibutuhkan juga sistem dan perangkat untuk preparasi MF, yaitu sistem vakum, holder atau funnel membran, dan manifold. Sistem vakum berfungsi menyediakan energi hisap untuk menarik sampel melewati membran filter. Sistem vakum terdiri atas pompa vakum, botol penampung filtrat atau waste bottle atau transfer flask, dan tubing/selang. Pompa vakum ada berbagai jenis, salah satu jenis spesifikasi di antaranya adalah oil-free. Pompa oil-free adalah pompa bebas minyak sehingga lebih bersih untuk mendukung aktivitas mikrobiologi yang berhubungan dengan teknik aseptik. Transfer flask berfungsi sebagai penerima tampungan filtrat yang dialirkan melalui tubing. Untuk melindungi pompa vakum, diperlukan safety trap untuk menahan air dan uap air agar tidak masuk ke dalam pompa. Keberadaan air dan uap air dapat menyebabkan kerusakkan dan korosi pada bagian dalam mesin. Manifold berfungsi sebagai input dan penyangga bagi holder filter. Manifold dapat mempunyai beberapa cabang input. Bahan manifold yang terbuat dari stainless steel mempunyai kelebihan dibanding bahan lain, yaitu mudah dibersihkan dan bebas karat saat berinteraksi dengan air. Input dari manifold terhubung dengan holder membrane atau funnel holder sebagai jalur masuk sampel air (inlet).
Funnel holder tersebut juga seperti corong/funnel yang menampung sampel air, memposisikan, mengumpulkan, dan melewatkannya ke membran filter. Funnel holder harus mampu menempatkan dan mengkondisikan membran filter agar bisa menyaring sampel air tanpa mengalami kebocoran. Funnel holder konvensional biasa bersifat reuseable atau dapat digunakan kembali. Penggunaan kembali funnel tersebut mensyaratkan proses pencucian dan sterilisasi sebelum digunakan kembali untuk sampel lain. Pencucian atau pembersihan funnel antar tiap sampel menjadi tantangan tersendiri. Akibat pembersihan dan sterilisasi kurang memadai dan tidak terkontrol, maka bisa menyebabkan hasil enumerasi yang tidak representatif akibat kontaminasi. Hasil pembersihan bisa jadi tidak optimal dan tidak terkontrol dengan baik sehingga membuka peluang terjadinya kontaminasi antar sampel atau kontaminasi silang. Untuk menghasilkan kondisi optimal dan terkontrol diperlukan waktu ekstra sebelum dapat dilakukan enumerasi. Waktu, kontrol, dan masalah kontaminasi meningkat dalam preparasinya seiring dengan bertambahnya jumlah sampel. Tidak heran, ternyata funnel dalam workflow MF menjadi “bottle neck” atau titik kritis kontaminasi silang.
Kontaminasi menjadi momok utama dalam analisis kimia dan biologi. Masalah ini perlu mendapat perhatian khusus terutama dalam enumerasi MF karena berdampak langsung terhadap hasilnya. Objek yang menjadi target pengamatan dan perhitungan dalam enumerasi adalah agen biologis. Oleh karena itu, kontaminasi mikroba bisa memberikan tambahan objek target sehingga menimbulkan galat positif. Salah satu solusi untuk menanggulangi masalah ini adalah single use technology (SUT). Teknologi ini merupakan terobosan yang patut digadang-gadang untuk mengatasi bottle neck pada aplikasi MF. SUT adalah solusi utama dalam dunia farmasi karena bidang tersebut sangat sensitif dengan kontaminasi dan mensyaratkan kondisi steril pada posisi sakral.
Baca Juga : Jual Reagent PCR Terbaik
Salah satu wujud nyata konsep single use technology pada aplikasi MF adalah hibrida funnel holder yang disebut microbiological monitor funnel atau disebut micro-MF/μMF. Micro-MF adalah produk hibrida yang merupakan integrasi antara membran, holder, dan funnel sebagai set perangkat praktis, inovatif, dan disposeable. Membran filter pada micro-MF merupakan komposit MCE steril dan telah terpasang pada holdernya serta dilengkapi grid biokompatibel sehingga memberikan representasi pertumbuhan normal bakteri tanpa mengalami inhibisi. Dengan micro-MF, maka tidak perlu repot membuka dan memasang membran secara aseptik, membersihkan, dan mensterilkan holder seperti pada perangkat konvensional. Hal ini berarti menghemat waktu dan mencegah kontaminasi silang antar sampel. Selain itu, tidak diperlukan petri dish karena micro-MF dapat bertransformasi menjadi petri dish. Adanya fungsi tersebut dapat menghemat pemakaian petri dish dan tidak diperlukan persiapan untuk sterilisasinya. Micro-MF juga merupakan solusi untuk efisiensi waktu, dengan perangkat preparasi bisa hemat waktu hingga 70% dibandingkan cara konvensional.
Kapabilitas manifold merupakan pertimbangan penting untuk membantu menunjang kebutuhan alur kerja MF (MF workflow solution). Salah satu teknologi manifold mutakhir adalah sistem modular. Manifold modular memberikan fleksibilitas untuk penggunaan kombinasi dari variasi holder membran dan funnel seperti modul pada cabang manifold sesuai keinginan user/pengguna. Modul manifold tersebut dinamakan column dan dikoneksikan pada lubang cabang manifold. Salah satu teknologi manifold modular ini dihadirkan oleh GVS yang merupakan perusahaan membran filter asal Italia. Pada sistem manifold modular GVS, tersedia 2 jenis modul, yaitu reuseable dan single use technology (SUT), sedangkan column yang tersedia yaitu Micro-MF, Gravi Seal, Steel Funnel, serta Speed Pack. Column Micro-MF dan Gravi Seal merupakan modul reuseable, sedangkan Steel Funnel dan Speed Pack merupakan modul SUT.
Modul column memiliki deskripsi dan keunggulan tersendiri. Gravi Seal adalah holder funnel reuseable yang terbuat dari plastik transparan yang dapat diautoklaf dan dapat tersambung dengan karet stopper untuk terhubung secara konvensional ke lubang manifold. Gravi Seal menggunakan mekanisme sealing/isolasi kedap yang unik sehingga tidak akan terjadi kebocoran sampel air walaupun tanpa menggunakan magnet dan klem saat buka pasang seperti funnel MF pada umumnya. Steel Funnel merupakan holder yang tidak transparan dan terbuat stainless steel untuk mengedepankan keunggulan kekuatan atau daya tahan penggunaan. Speed Pack adalah holder instan untuk kebutuhan preparasi cepat tanpa masalah kontaminasi. Speed pack menggunakan funnel polipropilena (PP) disposeable dan dapat didukung oleh membran Speed Pack untuk mempermudah penggunaan membran. Micro-MF merupakan funnel inovatif yang kompatibel dengan koneksi/sambungan konvensional dan kolom khusus. Untuk memberikan deskripsi yang lebih baik terkait manifold tersebut, berikut gambarannya bisa diakses melalui link video berikut:
Untuk informasi lanjut bisa diakses pada dokumentasi produk pada link berikut: https://bit.ly/microGVS
Tulisan ini dipersembahkan bagi laboran, akademisi, periset, serta kalangan industri dan umum sebagai bentuk dedikasi kami pada ilmu pengetahuan dan sesuai motto perusahaan kami Sciencewerke Indonesia “making science work for you” yang bernapaskan consultative selling. Kami menggandeng GVS, selaku perusahaan multinegara, untuk menyediakan solusi MF workflow solution. Semoga portofolio inovatif yang kami hadirkan senantiasa membantu dan mempermudah pekerjaan Anda di lab.
Untuk memberikan solusi nyata, Sciencewerke Indonesia menyediakan sampel dan alat demo aplikasi MF serta siap untuk mengantarkannya ke tempat Anda. Silakan konsultasikan kebutuhan lab mikrobiologi Anda langsung ke PIC terkait 08558647071 (Sujono) atau melalui channel kontak perusahaan kami di bawah. Kami akan siap membantu dengan senang hati
Baca Juga : Rekomendasi Alat PCR Terbaik untuk Laboratorium
Penulis : Sujono, M.Si
Editor : Agung Nurfaizal
Mari Terhubung dengan Kami
Phone : 021 5366 7591
Email : enquiry@sciencewerke.com
WhatsApp : 0858 8880 0005
Kunjungi media sosial Offical Sciencewerke:
Instagram: https://www.instagram.com/sciencewerke_id/
Linkedin: https://www.linkedin.com/company/pt-sciencewerke/