pengaruh ekstrak andaliman terhadap

PENGARUH EKSTRAK ANDALIMAN TERHADAP
HIDROFOBISITAS BAKTERI B. cereus, S. aureus dan
S. typhimurium
Adolf Parhusip 1 '
ABSTRACT
Hydrophobicity is one of the characteristics surface ceil that can repiect its
component which contains in the outer membran of the bacteria. The changing which
can be happened to the component of the outer membran cell can effected to the
changing of the hydrophobicity. The aim of the research is to find out the influence of
the ethyiacetateand methanol andaliman extract to the hydrophobicity of B. cereus,
S, aureus and S. typhimurium. The method of research is using BATH (Bacterial
Adhesion Hydrocarbons). The result showed that the highest hydrophobicity can be
found in B. cereus with 6% of the ethyl acetate extract is 79.58% and followed by S
aureus (71.95%) and S.typhimurium (53.28%).
Key words: Hydrophobicity, extract, andaliman
PENDAHULUAN
Andaliman (Zanthoxyllum acanthopodium DC) merupakan rempah yang
hanya tumbuh di kawasan Danau Toba Sumatera Utara dan dipergunakan
sebagai bumbu masakan khas masyarakat Tapanuli. Secara llmiah sudah
dibuktikan bahwa andaliman memiliki aktivitas antimikroba temadap bakteri
patogen dan perusak pangan (Parhusip et al. 2003). Selanjutnya dilaporkan
bahwa bakteri patogen B. cereus, S. aureus dan S. typhimurium pada fase
eksponensial dengan lama kontak 8 jam merupakan kondisi paling labil
dan ekstrak etilasetat memiliki diameter penghambatan terbesar terutama
terhadap bakteri B. cereus (Parhusip 2004).
Pelekatan sel bakteri pada inang terjadi kerana adanya interaksi
hidrofobik dari komponen permukaan bakteri dengan sel inang. Salah satu
adesin protein fimbrie yang bersifat hidrofobik, yang disebabkan oleh jumlah
asam amino hidrofobik penyusun protein fimbie dan dipengaruhi oleh struktur
tersier protein.Sifat hidrofobik fimbrie ini meningkatkan afinitas bakteri
pada reseptor permukaan sel epitel (Rosenberg dan Sar 1990). Ini berarti
sisi hidrofobik bakteri mempunyai peranan membentuk interaksi hidrofobik
Dosen tidak tetap Jurusan Teknologi Pangan Universitas Pelita Harapan
Jurnal llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, Oktober 2004
dengan sei inang, sehingga kemungkinan bakteri tetap tinggal dipermukaan
usus dan berkembang biak atau berpenetrasi kedalam jaringan. Antimikroba
dapat menurunkan atau meningkatkan hidrofobisitas bakteri tergantung dari
spesies bakteri dan senyawa antimikroba.
Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengaruh penambahan ekstrak
(nonpolar, semi polar dan polar) terhadap perubahan hidrofobisitas bakteri
patogen seperti: Gram positip berspora, Gram positif non spora dan Gram
negatif.
METODOLOGI
Bahan dan alat
Bahan utama yang digunakan adalah n-oktana, heksana, etilasetat,
metanol, Nutrien Broth (NB), buffer posfat, aquadest. Kultur murni yang
digunakan adalah Bacillus cereus FNCC 57, Staphylococcus aureus FNCC
34 dan Salmonella typhimurium FNCC 0134.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tabung beruiir, mikro
pipet, tips, senthfuse, spektrofotometer, vortex dan beberapa alat gelas
lainnya.
Prosedur kerja
Ekstrak andaliman dilakukan dengan metode maserasi dengan
menggunakan dua pelarut yaitu pelarut semipolar (etilasetat) dan pelarut
polar (metanol) sehingga diperoleh ekstrak etilasetat dan ekstrak metanol.
Masing masing ekstrak dibuat dengan konsentrasi 2%, 4% dan 6% lalu di uji
hidrofobisitasnya terhadap bakteri B. cereus, S. aureus dan S. typhimurium.
Penentuan hidrofobisitas bakteri dilakukan dengan modifikasi BATH
pada hidrokarbon n-oktana, dengan cara Jones et al. (1991) dan Lee dan Yli
(1996) sebagai berikut: sebanyak 4,8 ml suspensi bakteri yang mengandung
106 cfu/ml disentrifus pada 1900 g selama 15 menit. Supernatan kultur dibuang
dan pelet bakteri ditambah 4,8 ml NB yang mengandung ekstrak andaliman
dengan konsentrasi 2%, 4% dan 6%. Kontrol hidrofobisitas digunakan
penambahan 1,07 ml bufer fosfat dan 3,73 ml media NB pada pelet bakteri,
sehingga volume akhir menjadi 4,8 ml. Selanjutnya suspensi bakteri tersebut
diinkubasi pada suhu 37°C selama 30 menit. Kultur bakteri dipisahkan dengan
cara sentrifus pada 1900 rpm selama 15 menit. Pelet yang terbentuk dicuci
satu kali dengan Phospat Buffer Saline (PBS) pH 7.2 steril, diresuspensikan
dalam PBS menjadi 4,8 ml.
24
Jurnai llmu dan Teknoiogi Pangan, Vol. 2, No. 2, October 2004
Setiap 4,8 ml suspensi bakteri 106 cfu/ml ditambahkan pada seri volume
hidrokarbon 0,3, 0,6, 0,9, 1,2 dan 1,5 ml n-oktana dalam tabung yang tahan
asam. Kemudian divortex dengan kecepatan konstan selama satu menit, dan
diekuilibrasi pada suhu kamar selama 15 menit, sehingga terjadi pemisahan.
Fase airdiambil secara perlahan-lahan menggunakan pipet pasteur, kemudian
absorbansi diukur pada A 600 nm. Hidrofobisitas ditentukan berdasarkan
persentase OD (optical density), pada fase air. Persen hidrofobisitas =
100 - (A x 100/A0), dimana A adalah OD dari suspensi baktei pada fase air
setelah kontak dengan n-oktana dan Ao merupakan OD suspensi tanpa
penambahan n-oktana yang mempunyai nilai hidrofobisitas setara dengan 0
persen. Keseimbangan volume n-oktana dengan suspensi bakteri ditentukan
dengan membuat grafik dengan variabel volume hidrokarbon dan persen
hidrofobisitas. Nilai hidrofobisitas ditentukan berdasarkan pengamatan
dengan dua ulangan.
Kriteria hidrofobisitas dari bakteri ditentukan berdasarkan kriteria Santos
et al. (1990) yang dapat dilihat pada Tabel 5. Nilai hidrofobisitas pada kontrol
menunjukkan sifat hidrofobisitas bakteri secara alami. Nilai perubahan
hidrofobisitas diperoleh dari selisih pengurangan perlakuan kontrol dengan
perlakuan ekstrak andaliman, jika perlakuan ekstrak andaliman mempunyai
hidrofobisitas lebih besar daripada kontrol maka perlakuan ekstrak andaliman
dapat meningkatkan hidrofobisitas (+) dan nilai perubahan hidrofobisitas lebih
kecil berarti ekstrak andaliman menurunkan hidrofobisitas (-).
Tabel 1. Kriteria hidrofobisitas bakteri
Jenis uji
hidrofobisitas
Presipitasi Garam
Salt Agregation
Test (SAT)
Nitrocelulosa Filter
(NCF)
BATH
Nilai
0,0-1,0 mol/lt
1,0-2,0 mol/lt
2,0-4,0 mol/lt
>4,0 mol/lt
>75%
50-75%
<50%
>50%
20-50%
<20%
Kriteria
Kuat
Moderat
Lemah
Negatif
Kuat
Moderat
Negatif
Kuat
Moderat
Negatif
Santos era/. (1990)
Jurnal ilmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No.2, Oktober 2004
25
HASIL DAN PEMBAHASAN
Semua bakteri uji memberikan respon positif terhadap n-oktana.
Pengaruh ekstrak andaliman dengan berbagai pelarut terhadap hidrofobisitas
secara kuantitatif ditentukan pada penambahan 0.9 ml n-oktana dan dapat
dilihat pada Tabel 2. Pada perlakuan kontrol yaitu hasil pemisahan sel bakteri
dengan buffer menunjukkan bahwa S. aureus mempunyai afinitas terhadap
hidrokarbon sebesar 28.57 persen, B. cereus sebesar 30.02 persen dan S.
typhimurium sebesar 30.04 persen. Ini menggambarkan bahwa S. cereus,
S. aureus dan S. typhimurium tergolong bakteri hidrofobik moderat, sesuai
dengan pemyataan Lachica (1990).
Ekstrak etilasetat andaliman konsentrasi 4% dapat meningkatkan
hidrofobisitas B. cereus sebesar 19.18%, S. aureus sebesar 18.85% dan
S. typhimurium sebesar 8.72% masing-masing pada konsentrasi (6%),
sebaliknya ekstrak metanol dapat menurunkan hidrofobisitas terhadap 6.
cereus dan S. typhimurium sedangkan S.aureus meningkatkan hidrofobisitas
dalam jumlah kecil.
1. B. cereus dan S. aureus
B. cereus merupakan bakteri Gram positif pembentuk spora sedangkan
S. aureus. Bakteri Gram positif mempunyai kecenderungan lebih sensitif
dibandingkan dengan bakteri Gram negatif hal ini disebabkan karena
perbedaan struktur dinding sel bakteri. Pada bakteri Gram positif Isebagian
besar dinding selnya terdiri dari lapisan peptidoglikan dan asam teikoat,
sedangkan pada bakteri Gram negatif dinding selnya terdapat lapisan terluar
yang disebut membran luar yang terdiri dari lipopolisakarida, protein dan
fosfolipid dan lapisan tipis peptidoglikan (Cano dan Colome 1986).
26
Jurnal llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No.2, 0ktober2004
Tabel 2. Pengaruh ekstrak etilasetat dan metanol andaliman terhadap
hidrofobisitas bakteri pada penambahan 0.9 ml n-oktana
% hidrofobisitas
relatif terhadap
buffer
Bakteri
Antibakteri
S. cereus
buffer
etilasetat 2%
etilasetat 4%
etilasetat 6%
metanol 2%
metanol 4%
metanol 6%
30.02
42.39
49.20
47.13
21.82
29.77
31.71
buffer
etilasetat 2%
etilasetat 4%
etilasetat 6%
metanol 2%
metanol 4%
metanol 6%
28.57
43.21
44.41
47.42
42.34
41.12
42.40
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
(+)
buffer
etilasetat 2%
etilasetat 4%
etilasetat 6%
metanol 2%
metanol 4%
metanol 6%
30.04
37.76
36.50
38.76
25.62
27.05
28.79
(+) 7.72
(+) 6.46
(+) 8.72
(-) 4.42
(-) 2.99
(-)1.25
S. aureus
S. typhimurium
% Hidrofobisitas
(+) 12.37
(+) 19.18
(+) 17.11
(-) 8.20
(-) 0.25
(-)1.69
14.64
15.84
18.85
13.77
12.55
13.83
Hidrofobisitas B. cereus pada ekstrak etilasetat 6% paling tinggi yaitu
sebesar 79.58% (Gambar 1a) dibandingkan pada ekstrak metanol yaitu
sebesar 65.96% (Gambar 1b). Pada S. aureus ekstrak etilasetat sebesar
71.95% (Gambar 2a), ekstrak metanol sebesar 66.15% (Gambar 2b). Hal
ini dapat dijelaskan bahwa sifat hidrofobisitas bakteri berhubungan dengan
komponen dinding sel seperti fosfolipid, lipopolisakarida dan komponen luar
sel seperti fimbrie dan kapsul. Komponen ini mempunyai fungsi penempelan
pada sel inang dengan membentuk interaksi hidrofobik (Finlay dan Falkow
1997). Sifat hidrofobik pada B. cereus diekspresikan oleh adanya fimbrie
(Lachica 1990) yang dimediasi oleh adanya protein 20.5 kDalton dan protein
Jurnai llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, Oktober 2004
27
ini mengandung asam amino lisin dan asam amino nonpolar (leusin dan
isoleusin). Secara umum, peningkatan daya antibakteri yang seiring dengan
penurunan polaritas (mendekati nonpolar) senyawa-senyawa antibakteri,
akan lebih efektif menghambat pertumbuhan kelompok bakteri Gram positif
dibandingkan bakteri Gram negatif (Branen dan Davidson 1993). Hal ini
sejalan dengan hasil-hasil penelitian dari Farag ef al. ( 1989 ) dan Kim ef al.
( 1995 ) yang membuktikan bahwa komponen-komponen minyak atsiri yang
bersifat semi polar sampai nonpolar, lebih kuat daya antibakterinya terhadap
kelompok bakteri Gram positif dibandingkan kelompok bakteri Gram negatif.
ID
II
Dl
II
WniHlknM
I]
II
'I
II
11
11
11
i]
i)
>1
yilnnAkiMi
Gambar 1. Pengaruh ekstrak etilasetat (a) dan (b) ekstrak metanol terhadap
hidrofobisitas terhadap B. cereus pada hidrokarbon n-alkana
28
Jurnalllmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, 0ktober2004
Gambar 2. Pengaruh ekstrak etilasetat (a) dan (b) ekstrak metanol terhadap
hidrofobisitas terhadap S. aureus pada hidrokarbon n-alkana
2. S. typhimurium
S. typhimurium merupakan bakteri Gram negatif. Perlakuan dengan
ekstrak etilasetat pada bakteri yang dicobakan mempunyai kecenderungan
yang sama yaitu meningkatkan hidrofobisitas terutama kaitannya dengan
konsentrasi ekstrak. Semakin tinggi konsentrasi ekstrak etilasetat dan semakin
banyak volume n-oktana yang ditambahkan menunjukkan peningkatan nilai
hidrofobisitas terhadap B. cereus, S. aureus dan S. typhimurium. Jones et
al. (1991) juga melaporkan hasil penelitiannya yaitu penambahan taurolidin
2.0% meningkatkan hidrofobisitas 5.13% pada E. coli dan 15.16% pada
Staphylococcus saprophytics, sedangkan 0.075% klorheksidin asetat
menurunkan hidrofobisitas 24.69% pada E. coli dan meningkatkan 36.72%
pada S. saprophytics. Peningkatan dan penurunan hidrofobisitas pada
bakteri yang disebabkan adanya senyawa aktif dalam ekstrak etilasetat
andaliman dipengaruhi oleh spesies bakteri.
Menurut Nikaido (1996) fosfolipid pada S.typhimurium
banyak
mengandung fosfatidiletanolamin yang mengandung asam amino polar dan
lipopolisakarida (LPS) dengan komponen polisakarida yang relatif lebih tinggi,
sehingga S.typhimurium mempunyai sifat hidrofobik moderat. Hidrofobisitas S.
typhimurium berhubungan dengan faktor adesin yang disintesis melalui sistem
Jurnal llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, 0ktober2004
29
"Novo", karena penghambatan pada sintesisi protein tersebut mengakibatkan
penurunan hidrofobisitas S. typhimurium (Rosenberg dan Sar 1990).
-Hua
-Mill
11
-m,n
r^
•1
*
*
71
1
1
Gambar 3. Pengaruh ekstrak etilasetat (a) dan (b) ekstrak metanol terhadap
hidrofobisitas terhadap S. typhimurium pada hidrokarbon n-alkana
Keragaman komponen penyusun dinding sel, komponen terluar membran dan komponen yang memberikan fungsi terhadap sifat hidrofobik bakteri
menyebabkan setiap spesies dan strain mengekspresikan hidrofobisitas yang
berbeda. Perubahan hidrofobisitas pada perlakuan ekstrak etilasetat lebih besar daripada ekstrak metanol (Gambar 3)
Mengacu pada postulat Rosenberg dan Sar (1990) maka perubahan
hidrofobisitas pada bakteri yang diakibatkan adanya komponen bioaktif yang
terdapat dalam ekstrak andaliman yaitu alkaloid, glikosida, flavonoid dan
steroid yang dapat dijelaskan sebagai berikut: (1) peningkatan hidrofobisitas
pada B. cereus dan S. aureus, kemungkinan disebabkan oleh terekstraksinya
komponen terluar sel yang bersifat hidrofilik, sehingga yang menonjol adalah
LPS yang meningkatkan hidrofobisitas bakteri. Pernyataan ini dikemukakan
Sunairi ef al. (1997) yaitu perubahan kapsul bakteri yang simetris karena
adanya perlakuan antibakteri menjadikan bakteri lebih bersifat hidrofobik.
Kemungkinan ini karena komponen aktif dalam ekstrak etilasetat bersifat
surfaktan dan berinteraksi dengan senyawa lipoprotein dan memberikan efek
peningkatan hidrofobik. (2) Penurunan hidrofobisitas pada S. typhimurium
kemungkinan disebabkan oleh senyawa komponen aktif pada ekstrak metanol
seperti fenolik hidrokuinon berinteraksi dengan fimbie dan mengakibatkan
30
Jurnal llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, 0ktober2004
penggumpalan protein subunit 20.5 kDalton, sehingga protein ini kehilangan
struktur hidrofobiknya dan mengakibatkan hidrofobisitas bakteri menurun.
Penurunan hidrofobisitas pada S. typhimurium karena senyawa fenolik
hidrokuinon berinteraksi dengan protein yang disintesis pada sistem "Novo".
Telah diketahui bahwa protein ini berperan meningkatkan hidrofobisitas B.
cereus dan S. aureus, dengan adanya komponen biokatif pada ekstrak
andaliman seperti alkaloid, glikosida, flavonoid dan steroid (Houghton dan
Raman 1998) kemungkinan mengakibatkan perubahan struktur tersier
protein atau senyawa tersebut menyisip pada sisi hidrofobik protein, sehingga
mengakibatkan penurunan hidrofobisitas sel bakteri.
KESIMPULAN
Ekstrak etilasetat 6% memiliki hidrofobisitas lebih tinggi daripada
ekstrak metanol 6% baik terhadap bakteri Gram positif (B. cereus dan S.
aureus) dan Gram negatif (S. typhimurium).Pa6a bakteri B. cereus pengaruh
ekstrak etilasetat 6% memiliki hidrofobisitas terbesar yaitu sebesar 79.58%,
sedangkan pada ekstrak metanol 6% hidrofobisitasnya sebesar 65.96%.
Perubahan hidrofobisitas bakteri B. cereus, S. aureus dan S. typhimurium
menunjukkan adanya perubahan struktur permukaan sel bakteri
DAFTAR PUSTAKA
Brannen, A.L. dan P.M. Davidson. 1983. Antimicrobials in Foods. Marcel
Dekker, Inc. New York.
Brannen, A.L. 1993. Introduction To Use of Antimicrobials. Di dalam Davidson,
P.M. dan A.L. Brannen (ed). Antimicrobials in Foods. 2nd Ed. Marcel
Dekker. New York.
Houghton, P.J. dan Raman, A. 1998. Laboratory Handbook for the Fractination
of Natural Extracts. Thomson Science, London.
Jones, D.,S.Gorman, D.F. Mccafferty and A.D. Woolfson. 1991. The Effects of
Three non-antibitic, Antimicrobial Agents on the Surface Hydrophobicity
of Certain Micro-organism Evaluated by Difference Methods. J. Appl.
Bacteriol. 71:218-227
Kim, J.M., Marshal, M.R., Cornell, J.A., Boston, J.F. dan Wei, C.I. 1995.
Antibacterial Activity of Carcacrol, Citral and Geraniols Againts
Salmonella typhimurium in Culture Medium and Fish Cubes. J. Food
Sci.,60(6): 1365-1368.
Jurnal llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, 0ktober2004
31
Lachica, R.V. 1990. Sigificance of hydrofobicity in the adhesieness of
pathogenic Gram negative bacteria. In Doyle R.J. and M. Rosenberg.
Eds. Microbial Cell Surface Hydrofobicity. American Siciety for
Microbiology. Washington. D.C.
Nikaido, H. 1996. Outer Membrane In Neidhardt F.C.Ed. Escherichi coli and
Salmonella. ASM Press. Washington D.C.
Parhusip A. 2003 Kajian Metode Ekstraksi Andaliman (Xanthophylum
acanthopodium DC.) Terhadap Mikroba Patogen dan Perusak Pangan.
Jumal llmu dan Teknologi Pangan. Jur. Tek. PanganUPH, Vol 1. No. 1
Parhusip A. 2004 Aktivitas Antibakteri Ekstrak Andaliman Pada Fase
Pertumbuhan Bakteri Patogen. Jumal llmu dan Teknologi Pangan. Jur.
Tek. Pangan UPH, Vol 2. No. 1
Rosenberg, E and N. Sar. 1990. Changes in bacterial surface hydrofobicity
during morphogenesis and differentiation. In Doyle, R.J. and M.
Rosenberg. Eds. Microbial cell surface hydrofobicity. American
Societyof for Microbiology. Washington. DC.
Santos, Y, I. Bandin, T.P. Nicto, D.W Bruno, A.E. Ellis and AT. Taranzo. 1990.
Proposed criteria of hydrofobicity. In Lee, K.K. and K.C. Yii. 1996. A
Comparison of Three Methods for Assying Hydrofobicity of Pathogenic
Vibrios. J. Letters in Appl. Microbiol. 13:343-346.
Sunairi M, N. Iwabuchi, Y. Yoshizawa, H. Murooka, H. Murosaki and M.
Nakajima. 1997. Cell-surface hydrofobicity and scum formation of
Rhodococcus rhodochrous strain with different colonial morphologies.
J. Appl. Microbiol. 82:204-210.
32
Jurnai llmu dan Teknologi Pangan, Vol. 2, No. 2, 0ktober2004