AKTIVITAS KOMPONEN ANTIBAKTERI

2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Deskripsi dan Klasifikasi Porphyridium cruentum
Porphyridium cruentum adalah mikroalga merah bersel satu yang
termasuk kelas Rhodophyceae, hidup bebas atau berkoloni yang terikat dalam
mucilago. Senyawa mucilago dieksresikan secara konstan oleh sel membentuk
sebuah kapsul yang mengelilingi sel. Mucilago merupakan polisakarida sulfat
yang bersifat larut dalam air (Borowitzka dan Borowitzka 1988).
Klasifikasi biologi P. cruentum (Vonshak 1988) adalah sebagai berikut:
Divisi
: Rhodophyta
Sub kelas
: Bangiophyceae
Ordo
: Porphyridiales
Famili
: Porphyriceae
Genus
: Porphyridium
Spesies
: Porphyridium cruentum
Alga merah (rhodophytes) umumnya ditemukan pada habitat laut, namun
beberapa spesies ditemukan di air tawar dan daerah terestrial. Alga bersifat
fototrofik dan mengandung klorofil a, hal ini perlu mendapat perhatian khusus
dimana kloroplasnya tidak memiliki klorofil b dan mengandung fikobiliprotein,
pigmen utama pada pemanenan sianobakteria. Warna merah dari sebagian besar
alga merah bersumber dari fikoeritrin yang merupakan pigmen tambahan yang
menutupi warna hijau klorofil. Habitat dengan kedalaman yang semakin besar
menghasilkan fikoeritrin yang lebih besar dimana penetrasi cahaya berkurang
dan akan berwarna merah gelap. Kedalaman habitat yang dangkal akan
menyebabkan kadar fikoeritrin yang diproduksi menjadi lebih sedikit dan akan
tampak berwarna hijau (Madigan et al. 2009).
Sel P. cruentum berbentuk bulat dengan diameter 4-9 μm. Struktur selnya
terdiri dari sebuah nukleus (inti), kloroplas, badan golgi, mitokondria, lendir, pati,
dan vesikel. Setiap sel memiliki kloroplas dengan pirenoid di tengahnya
(Lee 1989). Morfologi P. cruentum disajikan pada Gambar 1.
4
Gambar 1 Morfologi Porphyridium cruentum.
Komposisi biomassa P. cruentum yaitu 32,1% (w/w) karbohidrat dan
34,1% protein kasar. Kandungan mineral dalam 100 g biomassa kering:
Ca (4960 mg), K (1190 mg), Na (1130 mg), Mg (629 mg), Zn (373 mg).
Kandungan asam lemak terdiri dari 1,6% untuk 16:0; 0,4% untuk 18:2ώ6; 1,3 %,
20:4ώ6; 1,3% untuk 20:5ώ3. Biomassa P. cruentum mengandung pigmen berupa
fikoeritrin dengan karakteristiknya berwarna merah. Biomassa juga mengandung
tokoferol, vitamin K, dan karoten (Fuentes et al. 2000).
Porphyridium dapat hidup di berbagai habitat alam seperti air laut, air
tawar, maupun pada permukaan tanah yang lembab dan membentuk lapisan
kemerah-merahan yang sangat menarik. Habitat asli dari P. cruentum diduga
berasal dari laut karena dapat hidup dengan baik pada media cair maupun media
padat air laut. Sel P. cruentum dapat menghasilkan metabolit-metabolit yang
aktif secara biologi seperti antibiotik. Kelompok senyawa kimia utama yang
merupakan antibakteri adalah fenol, fenolat, alkohol, halogen, logam berat,
detergen, aldehid, dan gas kemosterilisator (Borowitzka dan Borowitzka 1988).
Kusmiyati dan Agustini (2007) telah mengidentifikasi senyawa antibakteri
dari P. cruentum dengan Kromatografi Gas Spektrometri Massa menunjukkan
senyawa dominan yaitu asam lemak metil heksadekanoat (asam palmitat)
sebanyak 41,15% pada ekstrak yang diekstraksi secara bertingkat menggunakan
diklorometan/akuades dan diklorometan/NaOH, dan mengandung asam palmitat
60,36%
pada
ekstrak
yang
diektraksi
secara
bertingkat
menggunakan
diklorometan/akuades, diklorometan/NaOH, metanol/air, dan n-heksana.
5
2.2 Bakteri Patogen
Bakteri patogen merupakan bakteri yang menyebabkan penyakit pada
manusia, hewan, dan juga pada tumbuhan (Pelczar dan Chan 2005). Beberapa
jenis bakteri patogen yang umum menjadi penyebab masalah kesehatan manusia,
yaitu Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Bacillus subtilis,
Bacillus cereus, dan Escherichia coli.
2.2.1 Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus merupakan bakteri Gram-positif penyebab infeksi
(membentuk nanah) dan bersifat toksik bagi manusia. Hal ini menyebabkan
berbagai masalah pada kulit seperti bisul, hordeolum, bahkan masalah serius
seperti pneumonia, mastitis, meningitis, dan infeksi saluran kemih. S. aureus
merupakan penyebab utama infeksi di rumah sakit (nosokomial) yang berasal dari
infeksi luka bedah dan infeksi yang terkait dengan perangkat medis yang
digunakan. S. aureus penyebab keracunan makanan dengan melepaskan
enterotoksin pada makanan dan menimbulkan efek yang disebut toxic shock
syndrome (Todar 2011).
Enterotoksin yang bersifat tahan panas ini dikeluarkan pada bahan pangan
yang terkontaminasi S. aureus. Makanan yang mengandung toksin apabila masuk
pencernaan manusia akan menimbulkan efek muntah-muntah, mual, dan diare
setelah 1-6 jam (Madigan et al. 2009). Pertumbuhan bakteri ini dalam makanan
dapat terjadi jika makanan disimpan pada suhu ruang dalam waktu yang lama
(Salyers dan Whitt 1994). Rahayu (1999) menyatakan bahwa S. aureus
merupakan mikroflora normal pada permukaan tubuh, rambut, mulut, dan
tenggorokan. Bakteri S. aureus yang mencemari makanan terjadi akibat
kurangnya tingkat higienis dalam penanganan pangan.
2.2.2 Staphylococcus epidermidis
Staphylococcus epidermidis berada pada kulit dan membran mukosa
manusia. Bakteri ini dapat menyebabkan infeksi kulit dengan menyerang dan
merusak jaringan kulit (Belk dan Maier 2010). Bakteri S. epidermidis merupakan
bakteri Gram-positif, bersifat non motil, tidak berspora, bersifat anaerob fakultatif.
Bakteri ini merupakan mikroflora normal yang terdapat pada tubuh manusia yang
terdapat pada bagian kulit kepala, dahi, pipi, auditori kanal eksternal, daun telinga,
6
aksila, perineum, lengan, kaki, dan jaringan di antara jari kaki. S. epidermidis
memiliki adhesin yang terkait dengan patogenesis penyebab infeksi kulit
(Wilson 2005).
2.2.3 Bacillus subtilis
Bacillus subtilis merupakan bakteri Gram-positif, uniseluler yang
berbentuk batang dan hidup secara aerob. Bakteri ini membentuk tipe khusus saat
dorman yang disebut endospora. Endospora terbentuk dari sel vegetatif sebagai
respon terhadap lingkungan yang ekstrim. B. subtilis tumbuh pada makanan
dengan pH lebih dari 4 dengan kondisi aerob. Hal yang sering terjadi yaitu
terbentuknya lendir pada makanan (Todar 2011).
2.2.4 Bacillus cereus
Bacillus cereus merupakan bakteri Gram-positif, membentuk spora,
bersifat aerobik atau anaerobik fakultatif. Penyebaran B. cereus sangat luas
termasuk makanan yang menyebabkan keracunan makanan. Keracunan makanan
yang diakibatkan B. cereus menyebabkan efek diare dan muntah. Terdapat dua
tipe efek keracunan makanan akibat B. cereus yaitu, tipe penyebab diare dengan
periode inkubasi selama 8-16 jam, dan tipe penyebab efek muntah dengan periode
inkubasi selama 1-5 jam (Shinagawa 1990).
2.2.5 Escherichia coli
Escherichia coli hidup dalam saluran pencernaan manusia dan organisme
lainnya. Penyakit pada manusia akibat E. coli terjadi ketika adanya kontaminasi
dari air yang digunakan. Infeksi E. coli juga dapat terjadi karena memakan
makanan yang belum matang, kontaminasi pada daging, maupun pada susu yang
belum dipasturisasi (Belk dan Maier 2010).
E. coli merupakan bakteri Gram-negatif dengan bentuk batang yang
pendek. Bakteri ini merupakan bakteri patogen yang dapat menyebabkan penyakit
diare, infeksi saluran kemih, dan juga infeksi saluran pencernaan. Penyakit saluran
pencernaan (usus) disebabkan oleh bakteri E.coli yang terdiri dari beragam tipe
yaitu enterotoxigenic E. coli (ETEC), enteropathogenic E. coli (EPEC),
enteroinvasive E. coli (EIEC), enterohemorrhagic E. coli (EHEC), dan
enteroaggregative E. coli (EAEC) (Todar 2011).
7
ETEC menyebabkan diare, demam ringan, keram perut, dan mual. ETEC
membutuhkan waktu 8-44 jam untuk menyebabkan gejala tersebut, dan gejala ini
berlangsung selama 3-19 hari. EPEC menimbulkan gejala diare, demam, muntah,
dan keram perut. EPEC membutuhkan waktu selama 17-72 jam untuk
menimbulkan gejala penyakit, dan gejala tersebut berlangsung selama 6 jam
hingga 3 hari. EIEC menyebabkan diare berlebih atau disentri, meriang, sakit
kepala, nyeri otot, dan keram perut. Waktu yang diperlukan EIEC untuk
menginvasi adalah 8-24 jam, dan menyebabkan efek gejala penyakit berhari-hari
hingga mingguan. EHEC menyebabkan diare disertai darah, muntah, bahkan
hingga kematian. EHEC menggunakan waktu selama 3-9 hari sehingga
menimbulkan gejala penyakit, dan gejala berlangsung 2-9 hari. EAEC
menyebabkan diare disertai lendir dimana biasanya tidak disertai darah maupun
demam. Penyakit akibat EAEC ini umumnya terjadi pada negara berkembang
(Percival et al. 2004).
2.3 Antibakteri
Senyawa antimikroba merupakan senyawa alami maupun kimia sintetik
yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Senyawa
yang dapat membunuh organisme (bakteri) disebut bakterisidal. Bahan kimia yang
tidak membunuh namun dapat menghambat pertumbuhan organisme (bakteri)
disebut bakteriostatik (Madigan et al. 2009).
Antimikroba dapat diklasifikasikan menjadi bakteriostatik, bakteriosidal,
dan bakteriolisis. Bakteriostatik secara berkala sebagai penghambat sintesis
protein dan berfungsi sebagai pengikat ribosom. Bakteriosidal mengikat kuat pada
sel target dan tidak hilang melalui pengenceran yang tetap akan membunuh sel.
Sel yang mati tidak hancur dan tetap memiliki jumlah sel yang konstan. Beberapa
bakteriosidal merupakan bakteriolisis, yakni membunuh sel dengan terjadi lisis
pada sel dan mengeluarkan komponen sitoplasmanya. Lisis dapat menurunkan
jumlah sel dan juga kepadatan kultur. Senyawa bakteriolitik termasuk dalam
senyawa antibiotik yang menghambat sintesis dinding sel, seperti penicillin, dan
senyawa kimia seperti detergen yang dapat menghancurkan membran sitoplasma
(Madigan et al. 2009). Cara kerja zat antimikroba secara umum, yaitu
menyebabkan kerusakan dinding sel, mengubah permeabilitas sel, mengubah
8
molekul protein dan asam nukleat, menghambat kerja enzim, serta menghambat
sintesis asam nukleat dan protein (Pelczar dan Chan 2005).
Respon tiap mikroorganisme terhadap antimikroba berbeda-beda. Bakteri
memiliki tingkat sensitivitas yang berbeda dimana umumnya bakteri Gram-positif
lebih rentan dibandingkan dengan bakteri Gram-negatif yang secara alami lebih
resisten. Target penting antibiotik terhadap bakteri yaitu ribosom, dinding sel,
membran sitoplasma, enzim biosintesis lemak, serta replikasi, dan transkripsi
DNA (Madigan et al. 2009).
Suatu zat aktif dikatakan memiliki potensi yang tinggi sebagai antibakteri
jika pada konsentrasi rendah mempunyai daya hambat yang besar. Kriteria
kekuatan antibakteri menurut Nazri et al. (2011) adalah sebagai berikut.
 Diameter zona hambat 15-20 mm : Daya hambat kuat
 Diameter zona hambat 10-14 mm : Daya hambat sedang
 Diameter zona hambat 0-9 mm
: Daya hambat lemah
2.4 Isolasi Komponen Aktif Antibakteri
Komponen aktif antibakteri dapat diisolasi melalui proses ekstraksi.
Berk (2009) menyatakan bahwa ekstraksi adalah suatu proses pemisahan
komponen yang diinginkan dari suatu bahan. Isolasi komponen aktif dari suatu
bahan dapat dibedakan menjadi dua kelas berdasarkan proses pemisahan
komponen aktifnya, yaitu :
 Ekstraksi padatan-cairan (Solid-liquid extraction) yaitu proses ekstraksi yang
memisahkan komponen dari suatu bahan pada fase padat menggunakan
bantuan pelarut. Contoh : ekstraksi garam dari bebatuan menggunakan air
sebagai pelarut, ekstraksi larutan kopi dari gilingan biji kopi dalam produksi
ekstrak biji kopi, ekstraksi minyak dari biji-bijian yang mengandung minyak,
ekstraksi protein dari dari kedelai dalam produksi protein kedelai (isolated
soybean protein), dan sebagainya.
 Ekstraksi cairan-cairan (Liquid-liquid extraction) yaitu proses ekstraksi yang
memisahkan komponen dari suatu campuran larutan tertentu menggunakan
pelarut yang berbeda. Contoh : pemisahan penicillin dari larutan fermentasi
pada butanol, ekstraksi terpenoid teroksigenasi dari minyak esensial jeruk
menggunakan etanol sebagai pelarut, dan lain sebagainya.
9
Isolasi komponen antibakteri dari mikroalga P. cruentum pada penelitian
ini dilakukan menggunakan metode ektraksi padatan-cairan (Solid-liquid
extraction). Berk (2009) menyatakan bahwa ekstraksi padatan-cairan ini dapat
dilakukan dengan cara bertingkat yakni menggunakan berbagai pelarut dengan
tingkat kepolaran yang berbeda, baik secara berkelanjutan (kontinu) maupun
semi-kontinu.
Ekstraksi bertingkat atau ekstraksi bertahap merupakan ekstraksi yang
dilakukan beberapa kali dengan jenis pelarut berbeda. Ekstraksi ini menggunakan
pelarut yang lebih sedikit dan hasilnya akan lebih efektif dibandingkan ekstraksi
satu kali dengan semua pelarut sekaligus (Nur dan Adijuwana 1987).