POTENSI METABOLIT KAPANG ENDOFIT RIMPANG LENGKUAS

Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2010
POTENSI METABOLIT KAPANG ENDOFIT RIMPANG
LENGKUAS MERAH DALAM MENGHAMBAT
PERTUMBUHAN Eschericia coli DAN Staphylococcus aureus
DENGAN MEDIA FERMENTASI POTATO DEXTROSE
BROTH (PDB) DAN POTATO DEXTROSE YEAST (PDY)
(The Potentials of Metabolite of Endophytic Mold of Alpinia galanga Rizome
in Inhibiting the Growth of Eschericia coli dan Staphylococcus aureus
by Using Potato dextrose broth (PDB) dan Potato dextrose yeast (PDY)
as Fermentation Media)
ENI KUSUMANINGTYAS1, M. NATASIA2 dan DARMONO1
2
1
Balai Besar Penelitian Veteriner, Jl. R.E. Martadinata No. 30, Bogor 16114
Fakultas Farmasi Universitas Pancasila, Srengseng Sawah Jagakarsa, Jakarta
ABSTRACT
Endophytic microbe is a microorganism living in host plant. This microbe helps the host to produce
secondary metabolite that can inhibit pathogenic bacteria. This research was conducted to find out the ability
of secondary metabolite of endophytic mold from Alpinia galangal rizome in inhibiting Eschericia coli and
Staphylococcus aureus bacterial growth fermentation proses was done by using Potato Dextrose Broth (PDB)
dan Potato Dextrose Yeast (PDY) media for 9 days, and then supernatant and biomass was separated .The
result showed that supernatant was have ability to inhibit Eschericia coli and Staphylococcus aureus bacterial
growth.
Key Words: Endophytic mold, Alpinia galanga, E. coli, S.aureus
ABSTRAK
Mikroba endofit adalah mikroorganisme yang hidup dalam jaringan tanaman inangnya. Mikroba ini dapat
membantu tanaman inangnya memproduksi senyawa metabolit sekunder yang dapat menghambat
pertumbuhan bakteri. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui kemampuan metabolit sekunder kapang endofit
rimpang Lengkuas Merah (Alpinia galanga L. Willd) dalam menghambat pertumbuhan bakteri Eschericia
coli dan Staphylococcus aureus. Proses fermentasi dilakukan dengan menggunakan menggunakan media
Potato Dextrose Broth (PDB) dan Potato Dextrose Yeast (PDY) selama 9 hari, setelah itu dipisahkan
supernatan dengan biomassanya. Hasil fermentasi kapang endofit menunjukkan bahwa supernatan memiliki
kemampuan untuk menghambat pertumbuhan bakteri Eschericia coli dan Staphylococcus aureus.
Kata Kunci: Kapang endofit, Lengkuas merah, E.coli, S.aureus
PENDAHULUAN
Resistensi
antibiotika
pada
bakteri
menuntut adanya penemuan obat baru yang
lebih efektif dengan toksisitas rendah
(STROBEL dan DAISY, 2003). Salah satu
sumber alternatif obat-obatan adalah bahan
yang diperoleh dari kapang endofit.
Mikroba endofit ini dapat ditemukan pada
seluruh bagian tanaman, dimana mikroba
tersebut hidup di dalam tanaman (inang) tanpa
menimbulkan penyakit pada inang itu sendiri.
Beberapa penelitian mengenai mikroba endofit
yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa
mikroba endofit dapat berperan dalam
menghasilkan metabolit bioaktif (STROBEL et
al., 1996).
Metabolit yang dihasilkan oleh mikroba
endofit diduga sama seperti yang terkandung
dalam tanaman inangnya (PETRINI et al.,
819
Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2010
1992). Banyak penelitian mulai dilakukan
mengenai hal ini, karena adanya kemungkinan
terjadi transfer genetik antara tanaman inang
dengan
mikroba
endofitnya,
sehingga
diharapkan zat-zat yang bermanfaat pada
tanaman juga bisa dihasilkan oleh mikroba
endofitnya (SYARMALINA et al., 2007).
Metabolit bioaktif tersebut dapat bermanfaat di
bidang industri pertanian maupun farmasi,
diantaranya dapat menghambat pertumbuhan
bakteri dan jamur, zat pengatur tumbuh tanaman
dan sebagai anti tumor (STROBEL et al., 1996).
Salah satu tanaman yang mengandung
mikroba endofit adalah lengkuas merah
(Alpinia galanga (L.) Wild). Lengkuas merah
merupakan tanaman yang termasuk dalam
familia Zingiberaceae. Rimpangnya banyak
digunakan untuk aroma masakan, dan juga
digunakan untuk obat.
Penelitian sebelumnya tentang rimpang
lengkuas merah menyebutkan bahwa ekstraksi
dengan
pelarut
metanol,
etanol,
air
menghasilkan bahan minyak atsiri, flavonoid
dan polifenol dan berfungsi sebagai anti
mikroba terhadap bakteri patogen penyebab
penyakit
seperti
Eschericia
coli,
Staphylococcus aureus dan kapang patogen
seperti Candida albicans, Trycophyton
mentagrophytes (WINDONO et al., 2003;
HERNANI et al., 2007). Hasil dari penelitian
tersebut diketahui bahwa ekstrak dapat
menghambat pertumbuhan bakteri dan kapang
patogen sehingga mikroba yang terdapat di
dalam rimpang tersebut diduga dapat
menghasilkan senyawa yang memiliki efek
yang sama dengan ekstrak tersebut.
Berdasarkan uraian diatas, telah diketahui
bahwa lengkuas merah (Alpinia galanga (L.)
Wild) memiliki senyawa anti bakteri dan anti
jamur.
Kemampuan
tersebut
diduga
berhubungan dengan kapang endofit yang
terdapat dalam rimpang lengkuas merah. Oleh
karena itu perlu dilakukan penelitian tentang
aktivitas antimikroba kapang endofit lengkuas
merah (Alpinia galanga (L.) Wild).
MATERI DAN METODE
Kapang endofit
Kapang endofit yang digunakan merupakan
hasil isolasi dari rimpang lengkuas merah. Dua
820
kapang endofit yang dipakai pada penelitian ini
adalah Fusarium sp dan Cladosporium sp.
Produksi metabolit skunder
Isolat kapang endofit yang telah murni
ditumbuhkan dalam media Sabouraud dextrose
agar (SDA) selama 5 hari hingga bersporulasi.
Dengan menggunakan ose isolat yang telah
murni tersebut diambil 5 potong dengan ukuran
1 × 1 × 1 cm dan dimasukkan ke dalam media
Potato dextrose broth (PDB) dimasukkan ke
dalam erlenmeyer 125 ml berisi 40 ml PDB.
Erlenmeyer diinkubasi pada suhu ruang (27 –
30°C). dengan pengocokan dengan kecepatan
120 rpm selama 7 hari, kemudian diambil 20
ml dari media starter dan dimasukkan ke dalam
erlenmeyer 500 ml yang berisi 200 ml media
PDB. Setelah itu dilakukan fermentasi dengan
pengocokan dengan kecepatan 120 rpm pada
suhu ruang (27 – 30°C). Pada hari ke-9 hasil
fermentasi diambil dan disentrifugasi dengan
kecepatan 3000 rpm selama 10 menit pada
suhu ruang. Supernatan dipisahkan dari
biomassanya
untuk
kemudian
diuji
kemampuan anti bakterinya. Metode yang
sama dilakukan dengan menggunakan media
Potato dextrose yeast (PDY).
Persiapan mikroba uji
Eschericia coli dan Staphylococcus Aureus
diinokulasikan ke dalam media Nutrien Agar
(NA). Inkubasi pada suhu 37°C selama 24 jam
Suspensi bakteri uji dibuat dengan melepaskan
koloni yang tumbuh pada media dengan
menggunakan ose kemudian dimasukkan
kedalam masing-masing tabung yang berisi 5
ml aquadest steril. Suspensi diencerkan
sehingga diperoleh suspensi bakteri uji dengan
konsentrasi 104CFU/ml untuk pengujian anti
bakteri.
Uji anti bakteri. Dimasukkan 1 ml
supernatan ke dalam tabung reaksi kemudian
ditambah dengan 1 ml suspensi bakteri uji
kemudian di-vortex. Suspensi campuran dibuat
seri pengenceran sampai 100 kali. Suspensi
campuran dan hasil pengenceran kemudian
dipindahkan ke dalam cawan petri masingmasing 1 ml, kemudian ditambahkan media
NA dibiarkan bercampur dan mengeras. Cawan
Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2010
Petri diinkubasikan pada suhu 37°C selama
semalam. Koloni bakteri yang tumbuh dihitung.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Medium fermentasi yang digunakan adalah
PDB dan PDY, karena dalam media ini
mengandung sumber karbon yang berasal dari
kentang dan dextrose, serta ekstrak khamir
sebagai sumber nitrogen. Senyawa-senyawa
sumber karbon dan nitrogen merupakan
komponen
terpenting
dalam
medium
fermentasi, karena sel-sel mikroba dan
berbagai produk fermentasi sebagian besar
terdiri dari unsur-unsur karbon dan nitrogen,
selain itu juga mengandung garam-garam
organik serta beberapa vitamin dan mineral
(KUMALA dan MUHAMAD, 2008).
Medium cair yang digunakan pada
fermentasi
ini
mempunyai
beberapa
keuntungan dibandingkan dengan medium
fermentasi padat yaitu komposisi dan
konsentrasi medium dapat diatur dengan
mudah, dapat memberikan kondisi yang
optimum bagi pertumbuhan, dan pemakaian
medium lebih efisien (KUMALA dan
MUHAMAD, 2008). Variasi medium fermentasi
PDB
dan
PDY
digunakan
untuk
membandingkan hasil fermentasi akhir mana
yang lebih baik antara media fermentasi PDB
dan PDY untuk menguji aktivitas anti bakteri.
Hasil fermentasi isolat kapang endofit
Sebelum dilakukan proses fermentasi
dilakukan proses peremajaan kapang endofit
terlebih dahulu, setelah itu hasil peremajaan
dimasukkan ke dalam media starter selama 1
minggu baru kemudian dimasukkan ke dalam
media fermentasi selama 9 hari. Hasil
fermentasi berupa filtrat dan biomassa dapat
dilihat pada Tabel 1.
Dilihat dari hasil pertumbuhan kapang
endofit pada media PDB dan PDY yaitu
dengan menimbang berat biomassa pada akhir
proses fermentasi dapat diketahui bahwa
pertumbuhan kapang endofit Fusarium Sp.
lebih baik pada media PDY sedangkan pada
kapang endofit Cladosporium sp tumbuh lebih
baik pada media PDB. Hal ini mungkin
dikarenakan kapang endofit Fusarium sp.
mampu memanfaatkan unsur nitrogen yang
terdapat di dalam media PDY sedangkan
kapang Cladosporium sp tidak dapat
memanfaatkan unsur nitrogen tersebut secara
optimal.
Tabel 1. Hasil fermentasi kapang endofit lengkuas
merah pada hari ke-9
Kode isolat
Fusarium sp.
Cladosporium
sp.
Hasil
fermentasi
Berat
(g)
PDB
Filtrat
Biomassa
199,75
34,59
PDY
Filtrat
Biomassa
97,53
54,8
PDB
Filtrat
Biomassa
103,06
64,06
PDY
Filtrat
Biomassa
128,62
19,33
Media
Hasil uji daya hambat supernatan kapang
endofit terhadap pertumbuhan bakteri uji
Bakteri uji dalam penelitian ini digunakan
Eschericia coli sebagai bakteri gram negatif
dan Staphylococcus aureus sebagai bakteri
gram positif untuk melihat zat uji lebih
berperan terhadap bakteri Gram positif dan
Gram negatif. Selain itu penggunaan dua
bakteri yang berbeda Gram tersebut bertujuan
untuk membandingkan efektivitas zat anti
mikroba yang terkandung di dalam zat uji lebih
aktif dalam membunuh bakteri Gram positif
atau bakteri Gram negatif.
Efek antibakteri dari supernatan kapang
endofit Fusarium Sp. dan Cladosporium Sp.
media PDB dan PDY terhadap Eschericia coli
dan Staphylococcus aureus dapat dilihat pada
Gambar 1 dan 2. Pada grafik tersebut dapat
dilihat bahwa terjadi penurunan jumlah koloni
bakteri dari kontrol walaupun penurunan
jumlah koloni bakteri tersebut hanya sedikit.
Hal ini membuktikan bahwa supernatan media
fermentasi PDB dan PDY dapat menghambat
pertumbuhan bakteri.
821
Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2010
E. coli
S. aureus
(a)
E. coli
S. aureus
(b)
Gambar 1. Hasil uji antibakteri supernatan kapang Fusarium sp. media
fermentasi PDB (a); dan PDY (b) terhadap Eschericia coli dan
Staphylococcus aureus
Gambar 2. Hasil uji antibakteri supernatan kapang endofit Cladosporium
sp. media fermentasi PDB (a); dan PDY (b) terhadap
Eschericia coli dan Staphylococcus aureus
822
Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2010
Dilihat dari hasil perbandingan antara
supernatan kapang Fusarium sp media
fermentasi PDB dan PDY dapat diketahui
bahwa
supernatan
lebih
menghambat
pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus
daripada menghambat pertumbuhan bakteri
Eschericia coli. Hal ini mungkin dikarenakan
oleh komponen penyusun dinding sel dari
masing-masing bakteri tersebut berbeda. Pada
bakteri Gram positif struktur dinding sel
berlapis tunggal dan memiliki kandungan lipid
yang rendah yaitu 1 – 4%, sedangkan pada
bakteri Gram negatif mempunyai dinding sel
yang berlapis tiga yaitu lipoprotein, membran
luar fosfolipid dan lipopolisakarida serta
kandungan lipid yang tinggi yaitu 11 – 22%
(Jawetz et al., 1996). Membran luar fosfolipid
dapat mengurangi masuknya zat anti bakteri ke
dalam sel, oleh karena itu zat anti bakteri yang
terkandung di dalam supernatan kapang endofit
Fusarium sp media fermentasi PDB dan PDY
lebih aktif dalam menghambat pertumbuhan
bakteri Staphylococcus aureus dibandingkan
dengan Eschericia coli.
Pada
supernatan
kapang
endofit
Cladosporium sp. media fermentasi PDB dan
PDY lebih besar daya hambatnya terhadap
pertumbuhan
bakteri
Eschericia
coli
dibandingkan dengan Staphylococcus aureus.
Hal ini dapat dikarenakan oleh pada bakteri
Gram positif mempunyai struktur dinding (15 –
80 nm), berlapis tebal dan mengandung
peptidoglikan lebih dari 50 – 80% berat total
dinding sel, polisakarida dan asam teikoat.
Ketiga komponen dinding sel tersebut terikat
secara kovalen untuk menghasilkan bahan
dinding sel yang berukuran sangat besar dan
kompleks, sehingga zat anti bakteri yang
terkandung di dalam supernatan tidak dapat
menembus ke dalam sel dan tidak
mempengaruhi kehidupan bakteri Gram positif
tersebut. Sedangkan bakteri Gram negatif,
mempunyai struktur dinding sel yang lebih
tipis (2 – 3 nm), dan mengandung peptidoglikan
yang lebih sedikit dibandingkan dengan bakteri
Gram positif yaitu 1 – 10% berat total dinding
sel, sehingga zat anti bakteri yang terkandung
di dalam supernatan dapat masuk ke dalam sel
bakteri Gram negatif tersebut (JAWETZ et al.,
1996). Hal ini berarti senyawa aktif terhadap
Gram negatif lebih dominan dibandingkan
dengan zat aktif terhadap Gram positif.
Supernatan dapat menghambat pertumbuhan
kedua bakteri, tetapi pengujian terhadap
supernatan merupakan langkah awal untuk
mengetahui potensi dari metabolit sekunder
yang dihasilkan oleh kapang endofit. Setelah
diketahui adanya daya hambat terhadap
pertumbuhan bakteri maka dapat dilakukan
proses ekstraksi dengan tujuan untuk
mengetahui zat aktif yang terdapat di dalam
supernatan tersebut lebih berpotensi dengan
diekstraksi atau cukup dengan supernatan saja.
KESIMPULAN
Berdasarkan
pengukuran
berat
biomassanya, Fusarium Sp. tumbuh lebih baik
pada media PDY sedangkan Cladosporium Sp.
tumbuh lebih baik pada media PDB. Metabolit
skunder yang merupakan hasil fermentasi
kapang
endofit
menunjukkan
adanya
kemampuan untuk menghambat pertumbuhan
bakteri Eschericia coli dan Staphylococcus
aureus. Fusarium sp. dengan media fermentasi
PDB dan PDY lebih aktif dalam menghambat
pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus.
Cladosporium sp. dengan media fermentasi
PDB dan PDY lebih besar daya hambatnya
terhadap pertumbuhan bakteri Eschericia coli.
DAFTAR PUSTAKA
HERNANI, E. KUSUMANINGTYAS dan ABUBAKAR.
2007. Senyawa Antijamur dari Lengkuas
Merah. Pros. Seminar Nasional dan Pameran
Perkembangan Teknologi Tanaman Obat dan
Aromatik. Bogor, 6 September 2007.
Puslitbang Perkebunan, Balitro, Bogor.
JAWETZ, Z.E., J.L. MELNICK and E.A. ADEBERG.
1996. Mikrobiologi Kedokteran. Edisi 20,
Diterjemahkan oleh: EDI, N. dan R.F.
MAULANY. EGC, Jakarta.
KUMALA, S. dan G. MUHAMAD. 2008. Isolasi dan
Penapisan Kapang Endofit Tanaman Secang
sebagai Penghasil Senyawa Antibakteri. J.
Ilmu Kefarmasian Indonesia. 21(2): 15 – 17.
PETRINI, O., T.N. SIEBER, L. TOTI and O. VIRET.
1992. Ecology, metabolite production and
substrate utilization in endophytic fungi.
Natural Toxin 1: 185 – 194.
STROBEL, G.A., W.M. HESS, E. FORD, R.S. SIDHU
and X. YANG. 1996. Taxol from fungal
endophytes and the isue of biodiversity. J.
Industrial Microbiol. 17: 417 – 425.
823
Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2010
SYARMALINA, W. LELY dan N. LAUPA. 2007. Uji
sitotoksik hasil fermentasi kapang endofit
buah mahkota dewa (Phaleria macrocarpa)
terhadap sel MCF-7. J. Ilmu Kefarmasian
Indonesia 5(1): 23 – 24.
824
WINDONO T, H.H. POPPY, R. LINCE, S. MAYA dan
H.J. GWANG. 2003. Pengujian daya hambat
pertumbuhan Staphylococcus aureus ATCC
25923 ekstrak metanol beberapa rimpang
tanaman zingiberaceae. Media Pharmaceutica
Indonesiana 3(1): 2 – 5.