Mikrobiologi Obat dan Makanan

FA‐5112Marlia Singgih Wibowo

School of PharmacyInstitut Teknologi Bandung

Perkuliahan

• Kuliah dua arah• Active Learning System • Tugas kelompok, Tugas mandiri• UTS dan UAS• Kehadiran : min.80%

Penilaian

• Tugas (15%)• UTS (25%)• UAS (40%)• Partisipasi Mahasiswa (20%)

Silabus Ringkas Pendahuluan,Peran mikroba di alamParameter yang mempengaruhi hidup mikroba, mikroba,

Produk obat asal mikroba Produk makanan hasil fermentasi mikrobaKerusakan obat dan makanan oleh mikroba Cara‐cara pengawetan makanan (bahan pengawet, cara dingin, cara panas, pengeringan, radiasi, dll)  

Sanitasi dalam produksi makanan,Standar kualitas mikrobiologi produk farmasi, Metode samplingUji mikrobiologi untuk obat dan makanan, Laboratory safety/Keamanan dan Keselamatan Kerja

Uji Mikrobiologi

• Uji mikrobiologi berdasarkan Farmakope Indonesia edisi 4 :Uji Batas Mikroba, Uji Sterilitas, Uji Efektivitas PengawetPenetapan Potensi Antibiotik, Penetapan Kadar Vitamin

• Uji toksisitas• Uji mutagen• Uji endotoksin• Metode instrumentasi untuk analisis mikrobiologi• Metode cepat (Rapid method) dalam analisis mikrobiologi

Daftar Pustaka• Farmakope Indonesia edisi IV, 1995• USP edisi terakhir : 34, 2011• TGA Australia, 2002, 2009• Aszalos, A., Modern Analysis of Antibiotics, Marcel 

Dekker Inc., New York, 1986 • Denyer SP, Baird RM, Guide to Microbiological Control in 

Pharmaceuticals, Ellis Horwood, New York, 1990• Barnett, Microbiology Laboratory Exercise, WmC.Brown 

Publ., Dubuque, 1992• Baird RM., et al. (Eds.), Handbook of Microbiological 

Quality Control : Pharmaceutical and Medical Devices, CRC Press, Boca Raton, 2000.

INTRODUCTION

Cyanobacteria

GrampositivesProteobacteria

Fungi

PlantsExtremeHalophilesMethanosarcina

Universal phylogenetic tree as determined from comparative sequencing of 16S or 18S rRNA

(Wheelis et al. 1992).

Three Domains of Life

Bacteria ArchaeaEucarya

(Eukaryote)Prokaryotes

Microsporidia

AnimalsGreen non-sulfur

bacteria

Flavobacteria

Thermotoga

Methanobacterium

MethanococcusPyrodictiumThermoproteus

Slimemolds

Entamoebae

Ciliates

Flagellates

Trichomonads

Diplomonads

Thermococcus

Aquifex

Chloroplast

Mitochondrion

Thermoplasma

Methanopyrus

EuryarchaeotaCrenarchaeota

Korarchaeota

Peran mikroba di kehidupan 

Peran positif (produsen bahan obat, makanan, biotransformasi, diagnostic tools)Peran negatif (penyebab kerusakan, penyebab penyakit)

Produk FarmasiObatBahan Obat (bahan baku)Bahan Pembantu (eksipien)KosmetikMakanan dan minumanAlat Kesehatan

Mengapa  perlu mempelajari mikrobiologi ?

• Revolusi Industri

• Produksi berbagai produk

bersumber dari mikroorganisme

• Tingkat kontaminasi tinggi

• Syarat kualitas semakin tinggi

• Kemajuan Iptek

Bidang terkait mikrobiologi• Mikrobiologi Industri (Industrial Microbiology)• Mikrobiologi Analisis (Analytical Microbiology)• Mikrobiologi Medik (Medical Microbiology)• Mikrobiologi Lingkungan (Environmental

Microbiology)

Mengapa diperlukan kualitas mikrobiologi dalam produk farmasi?

• Produk farmasi : obat, kosmetik, alat kesehatan, PKRT, suplemen makanan, dan lain‐lain

• Produk harus bermanfaat dan aman• Mikroorganisme patogen → Bagaimana mikroorganisme patogen dapat meng‐kontaminasi produk

• Bagaimana mendeteksi mikroorganisme patogen dan bagaimana menghitung jumlahnya

• Analisis kualitatif dan kuantitatif

Mikrobiologi Analisis• Mikroba sebagai bahan uji

(mikroba uji) : untuk pengujian berdasarkan respons mikroba terhadap sampel

• Mikroba sebagai kontaminan (di dalam produk farmasi, makanan atau kosmetika)

Tahapan analisis mikrobiologiPenyiapan metode, alat dan bahan pereaksi

↓Identifikasi sampel

↓Sampling

↓Analisis kualitatif 

↓Analisis kuantitatif

↓Kesimpulan

Pengujian mikrobiologi untuk produk farmasi :

Pengujian Mikrobiologi yang tercantum di Farmakope Indonesia edisi IV: 51 Uji batas mikroba 61 Uji efektivitas pengawet antimikroba 71 Uji sterilitas 131 Penetapan potensi antibiotik secara mikrobiologi

1321 Indikator biologik 1371 Sterilisasi dan jaminan sterilitas bahan kompendia

Kerusakan oleh mikroba

• Sumber‐sumber kontaminasi dan jenis mikroba kontaminan

• Faktor‐faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba

• Jenis kerusakan karena mikroba : terhadap zat aktif obat, kosmetika, makanan, zat‐zat lainnya

• Cara perusakan produk farmasi oleh mikroba• Bahaya infeksi dan keracunan

Bagaimana mikroba dapat dijadikansenjata biologi??

BIOLOGICAL WEAPONS

Contoh Kuman/Mikroba yang Digunakan Sebagai Senjata Biologi

• Anthrax (Bacillus anthracis)• Botulinum (Clostridium botulinum)• Cholera (Vibrio cholerae)• Ebola (Filovirus, Arenavirus, Flavivirus dan Bunyavirus) 

Hemorrhagic Fever• Gasbrand (Clostridium)• Demam Kuning (Gelbfieber‐Virus)• Tularaemi (Francisella tularensis)• Penyakit Mulut dan Kuku (Aphtenvirus)• Pest (Yersinia pestis)• Cacar, Variola (Orthopoxvirus variola dan  Orthopoxvirus 

alastrim)• Polio (Picornaviren)

Antraks (Anthrax)

• Bacillus anthracis• Spora tahan panas dan 

sangat stabil, tidak berwarna , tidak berbau dan tidak berasa 

• Pada mulanya hanya menyerang hewan ternak, tetapi kemudian dapat menginfeksi manusia

Milzbrand-Erreger

Bacillus anthracis

Cara penyimpanan dan pengawetan mikroba 

Berbagai metode penyimpanan mikroba  Sub kultur Penyimpanan dalam media padat : tanah, beads, dll Penyimpanan dalam media cair : air, minyak mineral Teknik pengawetan dengan cara dingin : liofilisasi, freeze‐drying

Penyimpanan dalam nitrogen cair

Koleksi kultur mikroba

Rak penyimpanan mikroorganisme

Tabung Nitrogen Cairuntuk penyimpanan mikroorganisme

Storage (liquid nitrogen tanks)

Industri Koleksi Kultur Mikroba

• ATCC (American Type Culture Collection), USA• IMI (Imperial Mycological Institute) →CABI Bioscience, UK

• CIP (Collection of The Institute Pasteur), France• NCTC (National Collection of Type Culture), UK• NCIMB (National Collection of Industrial and Marine Bacteria)

• NCYC (National Collection of Yeast Cultures)

SAFE MICROBIOLOGICAL PRACTICES

Safe Microbiological Practices (SMP)

• Aturan terkini yang berhubungan dgn penanganan mikroorganisme dan penjaminan kualitas mikrobiologi

• Rancangan fasilitas• Personnel dan training• Validasi dan monitoring prosedur

Definisi zat biologis : mikroorganisme, kultur sel atau human, endoparasit, termasuk apa saja yang dimodifikasi secara genetik, yang dapat menyebabkan terjadinya infeksi, alergi, toksisitas, atau menimbulkan hazard

Beberapa istilah penting dalam mikrobiologi analisis 

• HAZARD• RISK• RISK RANKING• RISK LEVEL• INFECTION• LABORATORY CONTAINMENT

FAO : PRINCIPLES AND GUIDELINES FOR THE CONDUCT OF MICROBIOLOGICAL RISK 

ASSESSMENT

DEFINITION• Hazard ‐ A biological, chemical or physical agent in, or condition of, food with the potential to cause an adverse health effect

• Risk ‐ A function of the probability of an adverse health effect and the severity of that effect, consequential to a hazard(s) in food

Beberapa acuan peraturan penangananmikroorganisme

• Health and Safety at Work Act, 1974• Agriculture and Consumer Protection, FAO Documents, 1999

• Exposure assessment of microbiological hazards in food, WHO documents, 2008

• COSHH, 1994• GMO Regulation , 1992 • Di Indonesia : Permenkes RI, peraturan BPOM

ACDP

• The Advisory Committee on Dangerous Pathogens

• Mengkaji semua aspek HAZARD dan RISK yang dihasilkan oleh patogen

• HAZARD : diidentifikasi• RISK : dievaluasi

Klasifikasi “Hazard”• Hazard 1 : Zat biologis yang tidak mungkin menyebabkan

penyakit pada manusia• Hazard 2 : Zat biologis yang dapat menyebabkan penyakit

pada manusia namun tidak menyebar ke masyarakat/lingkungan. Biasanya tersedia cara penanganan yang efektif

• Hazard 3 : Zat biologis yang dapat menyebabkan penyakit berat pada manusia dan beresiko menyebar ke masyarakat/lingkungan. Tersedia cara penanganan yang efektif

• Hazard 4 : Zat biologis yang dapat menyebabkan penyakit berat pada manusia dan dapat segera menyebar ke masyarakat/lingkungan, tidak ada penanganan yang dapat mengatasi penyebaran tersebut. Tidak ada cara penanganan yang efektif

Zat/bahan biologis yang patogen

• Adalah semua mikroorganisme, termasuk bakteri, virus, fungi dan parasit yang termasuk group 2,3 dan 4.

• Contoh : (mikroba yg digunakan pada EP 1997 utk uji pengawet antimikroba)– Pseudomonas aeruginosa (2)– Staphylococcus aureus (2)– Candida albicans (2)– Aspergillus niger (1)– Escherichia coli (1)– Zygosaccharomyces rouxii (1)

Containment  Level untuk Laboratorium Mikrobiologi

• Containment Level 1 : sesuai untuk pekerjaan dengan mikroba group 1 dan harus memenuhi persyaratan GLP (Good Laboratory Practice)

• Containment Level 2 : sesuai untuk pekerjaan dgn mikroba group 2, ditambah beberapa hal lebih ketat dibandingkan CL1

COSHH • Control of Substances Hazardous to Health Regulations 1994

• Delapan langkah dalam mengkaji resiko :Mendefinisikan aktivitas pekerjaan

Identifikasi hazardIdentifikasi kontrol yang digunakan

Evaluasi resikoMemelihara kontrolMenarik kesimpulanMencatat kajianMenilai kajian

Route of Infection

• Melalui mulut : makan, minum, merokok, penggunaan kosmetika

• Melalui kulit : melalui luka dan abrasi• Melalui mata :  direct transfer, aerosol• Melalui paru‐paru : terhirup, aerosol

Risk ranking 

• Risk level = probability of occurrence x severity of occurrence

• Derajat probabilitas :5 : Pasti atau akan terjadi sewaktu‐waktu4 : Sangat mungkin terjadi3 : Mungkin terjadi2 : Jarang terjadi1 : Tidak mungkin terjadi

• Derajat keparahan5 : Fatal4 : Kecelakaan serius (perlu perawatan RS)3 : Kecelakaan biasa (> 3 hari istirahat)2 : kecelakaan kecil (hanya perlu P3K)1 : Tidak terjadi kecelakaan

• Kombinasi derajat probabilitas dan keparahan menyatakan risk level (tingkat resiko) dalam menangani mikroorganisme

Risk Level

• Risk level 20 – 25 : Catastrophic (dilarang dikerjakan)• Risk level 15 – 19 : Serius (perlu kajian khusus)• Risk level 10 – 14 : Signifikan (perlu kajian umum)• Risk level 4 – 9 : Minor (perlu kajian umum)• Risk level 1 – 3 : Trivial (tidak perlu kajian tertulis)

Rancangan laboratorium mikrobiologi

• Aliran kerja (work flow)• Ukuran dan bentuk ruang laboratorium• Meja kerja• Lantai, dinding dan atap• Aliran udara di dalam dan di luar ruang laboratorium

• Penerangan dan Suhu ruang

Beberapa hal umum yang dilarang dalam melakukan pekerjaan di Laboratorium mikrobiologi

• Makan, minum, mengunyah permen karet, minum obat, merokok, 

• Mengaplikasi kosmetik (memakai bedak, lipstik, dll)• Memipet dengan mulut• Membiarkan anggota tubuh dengan luka terbuka• Membuang sampah tidak pada tempatnya• Membiarkan biakan mikroba terbuka

Hal lain dalam SMP

• GMO (Genetically Modified Organisms)• Proses sterilisasi, desinfeksi dan dekontaminasi

• Training pekerja laboratorium• Dokumentasi : SOP dan Quality System

tentang GMO‐GMM

• GMO = Genetically Modified Organisms• GMM = Genetically Modified Microorganisms• Manipulasi genetik• Kemungkinan menyebabkan penyakit pada manusia, hewan dan tanaman, serta pencemaran lingkungan

• Tujuan penggunaan : akademik atau komersial