8 pembahasan umum

8 PEMBAHASAN UMUM
Chaetoceros gracilis merupakan mikroalga laut yang mempunyai aktivitas
antibakteri dan komposisi kimia yang diperlukan untuk kesehatan. Mikroalga ini
mudah dibudidayakan dan dapat ditumbuhkan dalam medium pupuk NPSi.
Keunggulan lain dari mikroalga adalah budidayanya tidak tergantung musim,
tidak memerlukan lahan yang luas, waktu pemanenan dapat diatur.
Pada penelitian ini mikroalga laut Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan
dalam medium NPSi memiliki fase pertumbuhan seperti fase logaritmik, fase
stasioner, dan fase kematian. Pada penelitian ini fase lag tidak terjadi, karena
medium yang digunakan pada kultur dan inokulumnya sama, serta inokulum
kultur yang digunakan berada dalam fase logaritmik juga, sehingga inokulum
tidak mengalami masa adaptasi. Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam
medium Guillard juga memiliki fase pertumbuhan logaritmik, stasioner dan
kematian.
Rendemen biomasa Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam NPSi
tidak berbeda dengan yang ditumbuhkan dalam medium Guillard.
Karena
medium NPSi maupun Guillard dilengkapi dengan senyawa yang mengandung N,
P dan Si walaupun sumbernya berbeda. Unsur N, P, C dan Si merupakan unsur
utama untuk pertumbuhan diatom. Unsur N dalam medium NPSi diperoleh dari
urea, unsur P diperoleh dari TSP dan Si diperoleh dari Natrium silika, sedangkan
pada medium Guillard unsur N diperoleh dari NaNO3, unsur P dari NaH2PO4H2O,
dan unsur Si dari NaSiO3H2O. (Isnansetyo dan Kurniastuty 1995) menyatakan
bahwa perbedaan kultivasi diatom dengan mikroalga lainnya terletak pada
penambahan silika. Silika sangat penting untuk proses perkembangbiakan
diatom karena silika berperan dalam pembentukan sel, pembelahan sel serta
dibutuhkan dalam proses metabolisme.
Pemanenan biomasa C. gracilis menggunakan filtrasi mempunyai
kelebihan antara lain lebih cepat, dapat dilakukan untuk kapasitas kultur besar,
dan relatif lebih murah dibandingkan menggunakan sentrifugasi. Kelemahannya
antara lain biomasa tidak dapat diperoleh semuanya, karena masih ada yang
menempel pada filter keramiknya. Hal ini yang diduga menyebabkan rendemen
dari biomasa C. gracilis rendah.
Rendahnya biomasa yang diperoleh juga
diduga karena pada penelitian ini tidak ditambahkan CO2 pada saat kultivasi,
91
sehingga perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang optimasi kultur C. gracilis
dalam medium NPSi. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroalga
antara lain cahaya, suhu, pH, kandungan CO2 bebas dan salinitas (BBLL 2002).
Mikroalga laut Chaetoceros gracilis yang diperoleh dari perairan
Indonesia dan ditumbuhkan dalam medium NPSi menghasilkan senyawa aktif
yang bersifat
antibakterial, yang memiliki aktivitas penghambatan terhadap Staphylococcus
aureus ATCC 25923, Vibrio harveyi, Escherichia coli ATCC 25922, Bacillus
cereus ATCC 13091.
Chaetoceros
Aktivitas antibakteri yang dihasilkan oleh ekstrak
gracilis lebih rendah dibandingkan antibiotik kloramfenikol pada
konsentrasi 300 µg/disc. Hal ini diduga karena ekstrak C. gracilis masih dalam
bentuk ekstrak kasar (crude extracts). Beberapa faktor yang mempengaruhi hasil
aktivitas antibakteri antara lain kemurnian senyawa antibakteri, jenis dan jumlah
bakteri yang digunakan. Antibiotik dari alga umumnya belum banyak yang
teridentifikasi, namun beberapa telah diketahui komponen aktifnya. Ada yang
terdiri dari asam lemak, asam organik, bromofenol, penghambat fenolat, tanin,
terpenoid, polisakarida ataupun alkohol (Metting dan Pyne 1986). Asam lemak
jenuh dan tak jenuh dari mikroalga juga dapat menimbulkan aktifitas bakteristatik
(Naviner et al. 1999). Hasil penelitian lain juga menunjukkan bahwa alga laut
Chaetoceros memiliki aktivitas antibakteri yang dapat menghambat methicilline
resistant
Staphylococcus
aureus,
vancomycin
resistant
enterococcus.
Komponen antibakteri yang diperoleh dari Chaetoceros merupakan golongan
asam lemak (Wang 1999).
Antibiotik komersial seperti kloramfenikol, tetrasiklin, oksitetrasiklin, dan
ampisilin memiliki aktivitas antibakteri lebih besar dibandingkan ekstrak
Chaetoceros
gracilis. Potensi relatif ekstrak Chaetoceros
gracilis dalam
menghambat pertumbuhan bakteri masih rendah. Hal ini disebabkan karena
antibiotik komersial memiliki kemurnian lebih tinggi dibandingkan ekstrak
Chaetoceros
gracilis, selain itu mekanisme penghambatannya juga berbeda.
Mekanisme penghambatan setiap antibiotik tidak sama satu dengan lainnya.
Kloramfenikol
memiliki
spektrum
penghambatan
yang
luas,
bersifat
bakteriostatik, mengganggu sintesis protein bakteri, bereaksi dengan unit 50S
ribosom dan akan menghambat pembentukan ikatan peptida
pada rantai
polipeptida yang sedang terbentuk. Tetrasiklin menghambat transpor silang
membran dan menghambat metabolisme fosforilasi oksidatif dan glukosa.
92
Tetrasiklin juga menghambat perlekatan tRNA yang membawa asam amino ke
ribosom sehingga penambahan asam amino ke rantai polipeptida yang sedang
dibentuk terhambat
(Naim
2003). Ampisilin masuk ke dalam membran luar
bakteri Gram negatif menembus ke peptidoglikan yang kemudian mengganggu
sintesis dinding sel bakteri dengan cara mengganggu struktur peptidoglikan.
Sintesis dinding sel mungkin terjadi tetapi strukturnya
tidak terjadi, sehingga
dinding sel menjadi lebih lemah dan terjadi autolisis, lama kelamaan sel
mengalami lisis.
Ekstrak Chaetoceros
gracilis yang disimpan pada suhu rendah (-18oC
sampai -20 oC) sampai 6 bulan masih memiliki aktivitas antibakteri sama dengan
yang awal.. Aktivitas ekstrak Chaetoceros gracilis selama penyimpanan tidak
berubah, dimana diameter hambatan pada bakteri V. harveyi 7 mm, pada bakteri
E. coli 4 mm, S. aureus 6 mm, dan B. cereus 6 mm. Akbar (2008) dalam
laporan penelitiannya menyebutkan bahwa ekstrak dari Chaetoceros
gracilis
yang ditumbuhkan dalam medium Guillard pada suhu ruang, dan disimpan
selama 2 bulan pada suhu rendah (sekitar -18oC) masih memiliki aktivitas
antibakteri. Aktivitas hambatan ekstrak yang disimpan selama 2 bulan sama
dengan ekstrak yang tidak disimpan. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat
dikatakan bahwa
penyimpanan pada
-18- (-20oC) merupakan metode
penyimpanan yang baik untuk ekstrak Chaetoceros gracilis.
Efektivitas antibakteri untuk setiap bakteri tidak sama, karena masingmasing bakteri memiliki struktur dinding sel yang berbeda. Struktur dinding sel
bakteri Gram positif berbeda dengan bakteri Gram negatif. Moat et al. (2002)
menyatakan bahwa sel bakteri Gram negatif lebih komplek dibanding bakteri
Gram positif. Struktur utama dalam sel bakteri Gram positif adalah dinding sel
dan membran sel. Dinding selnya memiliki lapisan peptidoglikan lebih tebal
dibanding bakteri Gram negatif. Lapisan peptidoglikan pada sel bakteri Gram
negatif umumnya adalah single monolayer. Membran luar bakteri ini terdiri dari
fosfolipid, lipopolisakarida, enzim, protein termasuk lipoprotein. Membran
sitoplasmik pada bakteri Gram positif dan Gram negatif merupakan lapisan lipid
yang teridiri dari fosfolipid, glikolipid dan protein. Lapisan membran luar bakteri
Gram negatif mengandung lipopolisakarida tinggi.
Pada penelitian ini ekstrak
Chaetoceros
gracilis menyebabkan
kebocoran sel bakteri uji. Kebocoran ini dapat disebabkan oleh perbedaan
tekanan osmotik di dalam dan di luar sel atau karena rusaknya ikatan hidrofobik
93
komponen penyusun membran. Kim et al. (1995) menyatakan bahwa kebocoran
sel terjadi karena ikatan hidrofobik yang terdiri dari komponen penyusun
membran seperti protein dan fosfolipid rusak, serta larutnya komponenkomponen lain yang berikatan secara hidrofilik dan hidrofobik.
Komponen
antimikroba dapat bereaksi dengan fosfolipid dari membran sel yang
menyebabkan permeabilitas meningkat dan unsur pokok penyusun sel hilang.
Lin et al. (2000) juga menyatakan bahwa kondisi ini dapat meningkatkan
permeabilitas membran sel, sehingga memudahkan masuknya komponen
antibakteri ke dalam sel serta mengakibatkan keluarnya substansi sel seperti
protein dan asam nukleat yang menyebabkan kerusakan sel.
Kerusakan sel
bakteri uji akibat kontak ekstrak Chaetoceros gracilis dengan bakteri ditunjukkan
dengan kerusakan morfologi selnya yang dilihat menggunakan mikroskop
elektron.
Dinding sel bakteri pada penlitian ini mengalami kerusakan yang diduga
disebabkan oleh perbedaan tekanan osmotik sehingga merubah permeabilitas
sel. Menurut Kabara et al. (1972) cara kerja obat antara lain merubah
permeabilitas dari dinding sel. Hal ini dapat terjadi karena keluarnya nutrien atau
terjadinya difusi metabolit esensial. Ultee et al. (1998) melaporkan bahwa
mekanisme kerja antimikroba ada yang mempunyai spektrum luas, sempit dan
ada yang hanya efektif terhadap mikroorganisme tertentu. Pengaruh antibiotik
terhadap dinding sel dapat terjadi akibat akumulasi asam lemak maupun asam
organik dari bahan (antimikroba) dalam bentuk tidak terdisosiasi akan
menyebabkan perubahan terhadap komposisi penyusun dinding sel. Senyawa
aktif dapat bereaksi dengan dinding sel bakteri dan membran sel.
Biomassa Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi
dan dipanen pada umur 7 hari mempunyai kadar protein, lemak, dan karbohidrat
sebesar 45,88 % (bk), 16,5 % dan 10,17 % (bk).
senyawa kimia ini berbeda dengan
Hasil analisis kandungan
hasil penelitian Renaud (2002) maupun
peneliti lain. Hal ini terjadi karena metode kultivasi yang digunakan berbeda,
karena faktor-faktor seperti nutrien, suhu, pencahayaan, CO2, salinitas
mempengaruhi pertumbuhan dan komposisi kimianya.
Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi mempunyai
komposisi asam lemak yang terdiri dari asam lemak jenuh seperti kaprilat (C8:0),
miristat (C14:0), palmitat (C16:0), laurat (C12:0), stearat (C18:0), heneikosanoat
(C21:0), behenat (C22:0), serta asam lemak tidak jenuh seperti palmitoleat
94
(C16:1), heptadekanoat (C17:1), miristoleat (C14:1), pentadekanoat (C15:1),
oleat (C18:1n9), linoleat (C18:3n3), arakhidonat (C20:4n6), linolenat (C18:3),
dokosadienoat (C22:2), eikosapentaenoat (C20:5n3) dan dokosaheksaenoat
(C22:6n3). Asam lemak seperti palmitoleat, oleat, linoleat, linolenat merupakan
asam lemak yang mempunyai aktivitas antibakteri (Zheng 2005), tetapi aktivitas
antibakteri dari asam lemak belum banyak ditemukan sehingga reaksi
mekanismenya masih belum jelas.
Chaetoceros gracilis mengandung asam lemak esensial untuk tubuh,
yaitu asam linoleat (C18:2n-6) dan asam linolenat (C18:3n-3). Asam lemak ini
dikatakan esensial karena dibutuhkan oleh tubuh, akan tetapi tubuh tidak dapat
mensintesis sendiri. Kedua asam lemak ini diperlukan oleh tubuh untuk
pertumbuhan dan fungsi normal semua jaringan.
Turunan asam lemak dari
kedua asam lemak tersebut adalah asam arakhidonat
(C20:4n-6) dari asam
linoleat dan eikosapentaenoat (C20: 5n-3) dan dokosaheksaenoat (C22:6n-3)
dari asam linolenat. Ketiga asam lemak ini non esensial karena tubuh dapat
mensintesisnya. Kekurangan asam lemak dalam tubuh dapat menimbulkan
gangguan. Almatsier (2009) menyatakan bahwa kekurangan asam lemak pada
tikus percobaan dapat menimbulkan gejala seperti kulit mengalami dermatitis
dan ekzema, pertumbuhan terhambat, reproduksi terganggu, degenerasi atau
kerusakan pada organ tubuh, kerentanan terhadap infeksi meningkat. Komposisi
asam lemak dari Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi
masih lengkap, akan tetapi kadarnya masih rendah. Hal ini dapat diantisipasi
dengan melakukan optimasi kultivasi Chaetoceros gracilis.
Mikroalga laut Chaetoceros gracilis merupakan diatom laut yang memiliki
kandungan zat gizi cukup bagus. Chaetoceros gracilis mengandung asam amino
esensial seperti treonin, valin, metionin, leusin, isoleusin, lisin, fenilalanin, histidin.
Asam amino esensial ini berfungsi terutama sebagai katalisator, penguat struktur,
penggerak, pengatur, ekspresi genetik, penguat imunitas dan untuk pertumbuhan.
Komposisi dan jumlah asam amino esensial ini dalam suatu protein pangan turut
menentukan mutu protein dari suatu jenis pangan (Hardinsyah dan Tambunan
2004).
Chaetoceros gracilis mengandung
esensial.
asam amino esensial dan non
Asam amino histidin merupakan asam amino esensial untuk bayi,
namun kadang dikatakan esensial untuk orang dewasa. Histidin berperan dalam
95
pemeliharaan kesetimbangan nitrogen bagi orang dewasa. Sistein berperan
dalam pemenuhan kebutuhan asam amino sulfur. Metionin berfungsi untuk
metabolisme lemak. Katabolisme fenilalanin dan tirosin terjadi di dalam
hati,
namun tirosin sebagai prekursor penting dalam sintesis beberapa senyawa
esensial dalam jaringan. Triptofan berfungsi meningkatkan penggunaan dari
vitamin B kompleks, meningkatkan kesehatan syaraf, menstabilkan emosi.
Isoleusin
berfungsi
dalam
perkembangan
keseimbangan nitrogen tubuh. Lisin
kecerdasan,
mempertahankan
memperkuat sistem sirkulasi, bersama
proline dan vitamin C akan membentuk jaringan kolagen (Stipanuk 2000).
Asam amino non esensial jenis alanin di dalam jaringan mamalia
membentuk protein dan berperan dalam transaminasi. Alanin merupakan asam
amino utama yang dikeluarkan dari otot dan usus kecil, memperkuat membran
sel, membantu metabolisme glukosa menjadi energi tubuh. Glutamat dan
aspartat dapat bekerjasam dengan dua asam sitrat dalam siklus asam sitrat,
yaitu alfa-keto glutarat dan oksaloasetat. Glutamin adalah asam amino bebas
yang terdapat dalam tubuh melimpah. Prolin berfungsi sebagai bahan dasar
asam glutamat, bersama lisin dan vitamin C akan membentuk jaringan kolagen
yang penting untuk menjaga kecantikan kulit, memperkuat persendian, tendon,
tulang rawan dan otot jantung. Beberapa arginin digunakan untuk sintesis
guanidinoasetat yang mana dibawa ke hati untuk sintesis kreatin. Arginin juga
merupakan substrat untuk sintesis nitric oxide (NO) dan sitrulin. Dekarboksilasi
arginin menjadi agmatin, yaitu sejenis amin bioaktif berfungsi sebagai
neuromodulator. Arginin juga dapat memperbaiki jaringan yang rusak. Glisin
berperan penting dalam homeostasis nitrogen (Stipanuk 2000).
Chaetoceros gracilis mengandung kalsium dalam jumlah besar (600
mg/100 g), fosfor (P) sebesar 440 mg/100g, magnesium (Mg) sebesar 770
mg/100g, besi (Fe) 30 mg/100g, seng (Zn) sebesar 30 mg/100 g dan mangan
(Mn) sebesar 10 mg/100 g bahan. Kebutuhan manusia akan mineral berbedabeda. Kebutuhan kalsium, fosfor, magnesium, besi, zink, dan mangan per orang
per hari bagi bayi dan anak di bawah 10 tahun sebesar 200-600 mg,100-400 mg,
60 mg, 8 mg, 8,3 mg dan 1,2 mg. Kebutuhan kalsium, fosfor, magnesium, besi,
zink, dan mangan pada orang berumur di atas 10 tahun sebesar 800-1000 mg,
600-1000 mg, 270 mg, 13-26 mg, 9,8-13,4 mg, dan 1,8-2,3 mg. Berdasarkan
kandungan mineral ini Chaetoceros gracilis dapat digunakan sebagai sumber
mineral. Mineral-mineral ini diperlukan oleh tubuh untuk pertumbuhan. Soekatri
96
dan Kartono (2004) menyatakan bahwa secara umum ada 3 fungsi mineral
dalam tubuh, yaitu: (1) sebagai kofaktor dalam berbagai reaksi metabolik; (2)
sebagai bagian dari senyawa yang mengandung zat organik terutama enzim,
hormon, unsur tertentu dalam darah; (3) sebagai ion yang memungkinkan
pergerakan zat melintasi membran sel dan pergerakan otot.
Mineral mikro lain yang kebutuhannya belum ditetapkan tetapi dianggap
sebagai zat gizi esensial adalah Si. Silikon berperan dalam sintesis kolagen,
diabsorpsi dalam bentuk asam silikat dan diekskresi melalui urin. Zat ini banyak
terdapat dalam makanan nabati terutama biji-bijian dan serealia utuh (Almatsier
2009).
Paasche (1980) menyatakan bahwa Chaetoceros dan diatom lainnya
mengandung
silika
Chaetoceros gracilis
yang
yang
merupakan
dikultivasi
komponen
dalam
dinding
medium
sel.
NPSi
Biomasa
mempunyai
kandungan silika sebesar 6,5 %. Kandungan silika ini cukup tinggi, sehingga
perlu dilakukan penelitian pengurangan kandungan silika dalam biomasa
Chaetoceros gracilis.
Sifat fitokimia dari biomasa Chaetoceros
gracilis yang ditumbuhkan
dalam medium Guillard maupun NPSi tidak berbeda, sedangkan sifat fitokimia
pada ekstrak metanol dan ekstrak heksan ada sedikit perbedaan. Beberapa sifat
kimia dapat rusak oleh tahapan ekstraksi yang menggunakan pelarut metanol
dan heksan. Pada ekstrak heksan tidak mengandung asam amino, sedangkan
pada ekstrak metanol mengandung asam amino, karena heksan bukan pelarut
yang baik untuk asam amino, tetapi baik untuk lemak, sehingga dalam ekstrak
metanol masih ditemukan adanya asam amino.
Kandungan
asam
nukleat
(DNA) dalam Chaetoceros gracilis masih tergolong rendah, yaitu sebesar 0,1%.