BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Landasan teori 2.1.1 Minyak Cengkeh

BAB II
Tinjauan Pustaka
2.1
Landasan teori
2.1.1 Minyak Cengkeh
Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak atsiri yang
cukup penting di dunia, bahkan untuk beberapa komoditas tertentu menguasai pangsa
pasar di dunia. Diantara minyak atsiri yang terkenal adalah minyak cengkeh (cloves
oil). Data ekspor minyak cengkeh, pada tahun 2005 terjadi kenaikan harga sebesar
50% menjadi 25,5 US $. Sedangkan data impor eugenol pada tahun 2005 sebesar
5.473 US $ ( Badan Pusat Statistik, 2005 )
Komponen terbesar pada minyak cengkeh adalah eugenol sebesar
65,03%,
trans-caryophyllene
20,94%
dan
α-Humulene
sebesar
3,04%.
Berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI, 2006), minyak daun cengkeh
mempunyai kadar eugenol minimal 78% dan beta-caryophyllene min 17 % (SNI,
2006). Penelitian yang dilakukan oleh Jirovetz tahun 2009(dalam Jayanudin,2011)
yang menganalisa komponen yang terkandung minyak atsiri daun cengkeh
menggunakan penyulingan uap didapat 23 komponen dengan kadar tertinggi yaitu
eugenol 76,8%, β-caryophyllene 17,4%, α-humulene (2.1%), dan eugenyl acetate
1.2% (Jayanudin, 2011).
Efek minyak cengkeh dalam menghambat pertumbuhan mikroba B.
subtillis, S. aureus dan P. aeruginosa selama pengujian dengan menggunakan
minyak cengkeh terlihat bahwa ketiga bakteri tersebut tidak ada yang tumbuh
5
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
selama waktu pengamatan 24, 48 dan 72 jam. Hal ini terlihat dalam hasil
pengamatan bahwa laju pertumbuhannya stabil berada di rata-rata pertumbuhan
nol, berarti tidak terdapat pertumbuhan bakteri selama waktu inkubasi (Nani
Radiastuti,2009).
Kegunaan minyak atsiri sangat luas dan spesifik, khususnya dalam
berbagai bidang industri. Banyak contoh kegunaan minyak atsiri, antara lain
dalam industri kosmetik (sabun, pasta gigi, sampo dan losion) dalam industri
makanan digunakan sebagai bahan penyedap atau penambah cita rasa dalam
industri parfum sebagai pewangi dalam berbagai produk minyak wangi dalam
industri farmasi atau obat-obatan (anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri)
dalam industri bahan pengawet bahkan digunakan pula sebagai insektisida. Oleh
karena itu, tidak heran jika minyak atsiri banyak diburu berbagai negara (Lutony
dan Rahmayati, 2002).
2.1.2 Minimum inhibitor concentration (MIC)
Konsentrasi minimun penghambatan atau lebih dikenal dengan MIC
(Minimum Inhibitory Concentration) adalah konsentrasi terendah dari antibiotika
atau antimikrobial yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba tertentu. Nilai
MIC adalah spesifik untuk tiap-tiap kombinasi dari antibiotika dan mikroba. MIC
dari sebuah antibiotika terhadap mikroba digunakan untuk mengetahui sensitivitas
dari mikroba terhadap antibiotika. Nilai MIC berlawanan dengan sensitivitas
mikroba yang diuji. Semakin rendah nilai MIC dari sebuah antibiotika, sensitivitas
dari bakteri akan semakin besar. MIC dari sebuah antibiotika terhadap spesies
6
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
mikroba adalah rata-rata MIC terhadap seluruh strain dari spesies tersebut. Strain
dari beberapa spesies mikroba adalah sangat berbeda dalam hal sensitivitasnya.
(Jawetz et al.,1996).
Metode uji antimikrobial yang sering digunakan adalah metode Difusi
Lempeng Agar. Uji ini dilakukan pada permukaan medium padat. Mikroba
ditumbuhkan pada permukaan medium dan kertas saring yang berbentuk cakram
yang telah mengandung mikroba. Setelah inkubasi diameter zona penghambatan
diukur. Diameter zona pengambatan merupakan pengukuran MIC secara tidak
langsung dari antibiotika terhadap mikroba. (Jawetz et al.,1996).
2.1.3 Penyulingan
Penyulingan adalah proses pemisahan komponen yang berupa cairan
atau padatan dari 2 macam campuran atau lebih berdasarkan perbedaan titik
uapnya dan proses ini dilakukan terhadap minyak atsiri yang tidak larut dalam air.
Prinsip destilasi ini adalah penguapan dan pengembunan kembali uap tersebut
pada suhu titik didih. Sebelum dilakukan penyulingan, tanaman tersebut perlu
dilakukan proses pelayuan dan pengeringan bertujuan untuk menguapkan
sebagian air dalam bahan sehingga penyulingan berlangsung lebih mudah dan
lebih singkat (Ketaren, 1985).
Penyulingan merupakan suatu perubahan cairan menjadi uap dan uap
tersebut didinginkan kembali menjadi cairan. Unit operasi distilasi merupakan
metode yang digunakan untuk memisahkan komponenkomponen yang terdapat
dalam suatu larutan atau campuran dan tergantung pada distribusi komponen-
7
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
komponen tersebut antara fasa uap dan fasa air. Semua komponen tersebut
terdapat dalam fasa cairan dan uap. Fasa uap terbentuk dari fasa cair melalui
penguapan (evaporasi) pada titik didihnya (Geankoplis, 1983).
Syarat utama dalam operasi pemisahan komponen-komponen dengan
cara distilasi adalah komposisi uap harus berbeda dari komposisi cairan dengan
terjadi keseimbangan larutan-larutan, dengan komponen komponennya cukup
dapat menguap. Suhu cairan yang mendidih merupakan titik didih cairan tersebut
pada tekanan atmosfer yang digunakan (Geankoplis, 1983).

Teori Dasar Distilasi
Perpindahan panas ke cairan yang sedang mendidih memegang
peranan yang penting pada proses evaporasi dan distilasi atau juga pada proses
biologi dan proses kimia lain seperti proses petroleum, pengendalian temperatur
suatu reaksi kimia, evaporasi suatu bahan pangan dan sebagainya. Cairan yang
sedang dididihnya biasanya ditampung dalam bejana dengan panas yang berasal
dari pipa-pipa pemanas yang horizontal atau vertikal. Pipa dan plat-plat tersebut
dipanaskan dengan listrik, dengan cairan panas atau uap panas pada sisi yang lain
(Geankopolis, 1983).
Zat cair yang mudah larut kepada suatu cairan dalam keadaan suhu
konstan, maka cairan tersebut akan larut sempurna pada larutan yang pertama.
Kedua larutan tersebut terbentuk fase tunggal dimana bagian permukaan dari
campuran lauratn tersebut terutama terdiri dari molekul-molekul cairan jenis
pertama. Jumlah molekul cairan jenis pertama yang lolos ke dalam ruang
penguapan dalam waktu tertentu tergantung dari jumlah molekul yang berada di
8
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
lapisan permukaan cairan. Jumlah ini lebih sedikit dibanding dengan larutan
murni semula. Akan tetapi bagi molekul yang saling larut sempurna, molekul
yang berubah menjadi cairan (berkondensasi) tidak akan segera akan terjadi.
Karena luas permukaan tidak berubah, sedangkan molekul cairan jenis pertama
lebih banyak berkondensasi daripada menguap, maka untuk sementara waktu
keadaan keseimbangan akan terganggu. Proses tersebut akan berlangsung terus
sampai tercapai suatu ketimbangan yang mantap, yaitu pada saat kecepatan
penguapan dan kondensasi sudah sama besarnya. (Geankopolis, 1983).
2.1.4 Ekstrasi
Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun
cair dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak
substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya. Ekstraksi padat-cair
atau leaching adalah transfer difusi komponen terlarut dari padatan inert kedalam
pelarutnya. Proses ini merupakan proses yang bersifat fisik karena komponen
terlarut kemudian dikembalikan lagi keadaan semula tanpa mengalami perubahan
kimiawi. Ekstrak dari bahan padat dapat dilakukan jika bahan yang diinginkan
dapat larut dalam pelarut pengekstraksi (Panji, 2005).
Ekstraksi tergantung dari beberapa faktor antara lain yaitu :
1. Ukuran partikel
2. Jenis partikel
3. Suhu
4. Pengadukan
9
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
Ekstraksi termasuk proses pemisahan melalui dasar operasi difusi.
Secara difusi, proses pemisahan terjadi karena adanya perpindahan solute, searah
dari fasa diluen ke fasa solven, sebagai akibat adanya beda potensial diantara dua
fasa yang saling kontak sedemikian, hingga pada suatu saat, sistem berada dalam
keseimbangan.
Secara garis besar, proses pemisahan secara ekstraksi terdiri dari tiga
langkah dasar:
1. Langkah pencampuran, dengan menambahkan sejumlah massa solven
sebagai tenaga pemisah (MSA).
2. Langkah pembentukan fasa kedua atau fasa ekstrak yang diikuti dengan
pembentukan keseimbangan.
3. Langkah pemisahan kedua fasa seimbang.
Sebagai tenaga pemisah, solven harus dipilih sedemikian hingga
kelarutannya dengan diluen adalah terbatas atau bahkan sama sekali tidak
melarutkan, karena, ketika sejumlah massa solven ditambahkan ke dalam larutan
(solute dalam diluen), maka akan terbentuk dua fasa cairan yang tidak saling
melarut (Treybal,1981).
Pemisahan kedua fasa seimbang, dengan mudah dapat dilakukan jika
densitas fasa Rafinat dan fasa Ekstrak memiliki perbedaan yang cukup. Tetapi
jika densitas kedua fasa hampir sama, maka pemisahan menjadi semakin sulit,
karena campuran cenderung membentuk emulsi. Lebih jauh, sebagai tenaga
pemisah, Solven diharapkan dapat melarutkan solute cukup baik, memiliki
perbedaan titik didih dengan solute cukup besar, tidak beracun, tidak bereaksi
10
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
secara kimia dengan solute maupun diluen, murah dan mudah diperoleh
(Guenther,1987) .
Komponen yang terdapat dalam larutan, menentukan jenis solven
yang digunakan sebagai tenaga pemisah. Pada umumnya, proses ekstraksi tidak
berdiri sendiri, tetapi melibatkan operasi-operasi lain seperti proses pengambilan
kembali solven dari fasa ekstrak sehingga dapat dimanfaatkan kembali sebagai
tenaga pemisah. Untuk maksud tersebut, banyak cara dapat dilakukan, misalnya
dengan cara distilasi pemanasan sederhana atau dengan cara pendinginan untuk
mengurangi sifat kelarutannya (Guenther, 1987).
2.1.5 n-Hexane
n-Hexane adalah senyawa yang memiliki berat molekul 86,18 g/mol
dengan rumus molekul
dengan rumus struktur :
Gambar 2.1. Strukutur n-Heksane
n-Hexane mempunyai sifat fisik yaitu cair dan mudah terbakar.
Sedangkan kegunaan nya adalah sebagai pelarut organik. (Nurramdhani,2012).
Menurut Guenther, 1987, pelarut sangat mempengaruhi proses
ekstraksi. Pemilihan pelarut pada umumnyadipengaruhi oleh faktor-faktor antara
lain :
11
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
1. Pelarut dapat melarutkan semua zat yang akan diekstrak dengan cepat dan
sempurna.
2. Pelarut harus mempunyai titik didih yang cukup rendah sehingga pelarut mudah
diuapkan tanpa menggunakansuhu tinggi pada proses pemurnian dan jika
diuapkan tidak tertinggal dalam minyak.
3. Pelarut tidak larut dalam air
4. Pelarut bersifat inert sehingga tidak bereaksi dengan komponen lain
5. Harga pelarut semurah mungkin.
6. Pelarut mudah terbakar.
n-Hexane Merupakan pelarut yang paling ringan dalam mengangkat
minyak yang terkandung dalam tumbuh tumbuhan dan mudah menguap sehingga
memudahkan untuk refluk. Pelarut ini memiliki titik didih antara 65–70 °C.
2.1.6 Bakteri Patogen
2.1.6.1 Salmonella tiphymurium
Gambar 2.2 Koloni Salmonella tiphymurium
Salmonella tiphymurium (gambar 2.2) adalah bakteri batang lurus,
gram negatif, tidak berspora, bergerak dengan flagel peritrik, berukuran 2-4 μm x
12
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
0.5-0,8 μm. Salmonella sp. tumbuh cepat dalam media yang sederhana
(Jawet’z,dkk, 2005),
Merujuk pada penelitian dari WHO Salmonella sp hampir tidak
pernah memfermentasi laktosa dan sukrosa,membentuk asam dan kadang gas
dari glukosa dan manosa, biasanya memproduksi hidrogen sulfide atau H2S, pada
biakan agar koloninya besar bergaris tengah 2-8milimeter, bulat agak cembung,
jernih, pada media tidak menyebabkan hemolisis, pada media Mac Conceykoloni
Salmonella sp. Tidak memfermentasi laktosa Salmonella sp tahan hidup dalam air
yang dibekukan dalamwaktu yang lama, bakteri ini resisten terhadap bahan kimia
tertentu (misalnya hijau brillian, sodium tetrathionat, sodium deoxycholate) yang
menghambat pertumbuhan bakteri enterik lain, tetapi senyawa tersebut berguna
untuk ditambahkan pada media isolasi. (WHO, 2003)
2.1.6.2 Escherichia coli
Gambar 2.3 Koloni Escherichia coli
Bakteri E. coli merupakan spesies dengan habitat alami dalam saluran
pencernaan manusia maupun hewan. E. coli pertama kali diisolasi oleh Theodor
Escherichia coli
dari tinja seorang anak kecil pada tahun 1885. Bakteri ini
13
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
berbentuk batang, berukuran 0,4-0,7 x 1,0-3,0 μm, termasuk gram negatif, dapat
hidup soliter maupun berkelompok, umumnya motil, tidak membentuk spora,
serta fakultatif anaerob dan bentuk nya dapat dilihat pada gambar 2.3 (Carter &
Wise, 2004).
Struktur sel E. coli dikelilingi oleh membran sel, terdiri dari
sitoplasma yang mengandung nukleoprotein . Membran sel E. coli ditutupi oleh
dinding sel berlapis kapsul. Flagela dan pili E. coli menjulur dari permukaan sel
(Tizard,2004).
Tiga struktur antigen utama permukaan yang digunakan untuk
membedakan serotipe golongan E. coli adalah dinding sel, kapsul dan flagela.
Dinding sel E. coli berupa lipopolisakarida yang bersifat pirogen dan
menghasilkan endotoksin serta diklasifikasikan sebagai antigen O. Kapsul E. coli
berupa polisakarida yang dapat melindungi membran luar dari fagositik dan
sistem komplemen, diklasifikasikan sebagai antigen K. Flagela E. coli terdiri dari
protein yang bersifat antigenik dan dikenal sebagai antigen H. Faktor virulensi E.
coli juga disebabkan oleh enterotoksin, hemolisin kolisin, siderophor, (Quinn et
al. 2002).
2.1.6.3 Vibrio cholerae
Gambar 2.4 Bakteri Vibrio cholerae
14
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
Vibrio cholerae adalah salah satu bakteri yang masuk pada family
Vibrioneceae. Vibrio cholerae termasuk dalam bakteri gram negatif berbentuk
batang bengkok seperti koma dengan ukuran panjang 2-4 µm (gambar 2.4).
Bakteri ini dapat bergerak aktif karena mempunyai satu buah flagella polar
(monotrikh) dan tidak membentuk spora. Vibrio cholerae bersifat aerob atau
anaerob fakultatif. Suhu optimum untuk pertumbuhan bakteri ini adalah 18-37 °C
dan dapat tumbuh di berbagai media, termasuk media tertentu yang mengandung
garam mineral dan aspargin sebagai sumber karbon dan nitrogen. Salah sati ciri
khas dari Vibrio cholerae ini adalah dapat tumbuh pada pH yang sangat tinggi
(8,5-9,5) dan cepat mati karena asam dan pertumbuhan sangat baik pada pH 7,0.
(Amelia,2005).
2.1.6.4 Bacillus subtilis
Gambar 2.5 Koloni Bacillus subtilis
Bacillus subtilis (gambar 2.5) digolongkan ke dalam kelas bakteri
heterotrofik, yaitu protista bersifat uniseluler, termasuk dalam golongan
mikroorganisme redusen atau yang lazim disebut sebagai dekomposer. Sebagian
15
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
besar bakteri laut termasuk dalam kelompok bakteri bersifat heterotrofik dan
saprofitik (Rheinheimer 1980).
Marga Bacillus merupakan salah satu dari enam bakteri penghasil
endospora. Endospora tersebut berbentuk bulat, oval, elips atau silinder, yang
terbentuk di dalam sel vegetatif. Endospora tersebut membedakan Bacillus dari
tipe-tipe bakteri pembentuk eksospora (Salle, 1984). Marga Bacillus mampu
tumbuh pada temperatus 10-50° C, merupakan saprofit ringan yang tak berbahaya,
mudah tumbuh dalam kerapatan tinggi dan mampu membentuk endospora yang
tahan panas (Salle 1984).
Marga Bacillus merupakan bakteri yang berbentuk batang dapat
dijumpai di tanah dan air termasuk pada air laut. Beberapa jenis menghasil enzim
ekstraseluler yang dapat menghidrolisis protein dan polisakarida kompleks.
Bacillus spp membentuk endospora, merupakan gram positif, bergerak dengan
adanya flagel peritrikus, dapat bersifat aerobik atau fakultatif anaerobik serta
bersifat katalase positif (Pelczar et al. 1976).
Bacillus mampu tumbuh pada temperatus 10-50° C, merupakan
saprofit ringan yang tak berbahaya, mudah tumbuh dalam kerapatan tinggi dan
mampu membentuk endospora yang tahan panas (Salle, 1984).
16
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
2.1.6.5 Staphylococcus aureus
Gambar 2.6 Koloni Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus (gambar 2.6) merupakan bakteri Gram Positif,
tidak bergerak, tidak berspora dan mampu membentuk kapsul. (Boyd, 1980),
berbentuk kokus dan tersusun seperti buah anggur (Todar, 2002) Ukuran
Staphylococcus berbeda-beda tergantung pada media pertumbuhannya. Apabila
ditumbuhkan pada media agar, Staphylococcus memiliki diameter 0,5-1,0 mm
dengan koloni berwarna kuning. Dinding selnya mengandung asam teikoat, yaitu
sekitar 40% dari berat kering dinding selnya. Asam teikoat adalah beberapa
kelompok antigen dari Staphylococcus. Asam teikoat mengandung aglutinogen
dan N-asetilglukosamin. (Boyd,1980).
Menurut Schlegel,1994, Staphylococcus aureus adalah bakteri aerob
dan anaerob, fakultatif yang mampu menfermentasikan manitol dan menghasilkan
enzim koagulase, hyalurodinase, fosfatase, protease dan lipase. Staphylococcus
aureus mengandung lysostaphin yang dapat menyebabkan lisisnya sel darah
merah. Toksin yang dibentuk oleh Staphylococcus aureus adalah haemolysin alfa,
beta, gamma delta dan apsilon. Toksin lain ialah leukosidin, enterotoksin dan
17
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015
eksfoliatin. Enterotosin dan eksoenzim dapat menyebabkan keracunan makanan
terutama yang mempengaruhi saluran pencernaan. Leukosidin menyerang leukosit
sehingga daya tahan tubuh akan menurun.
2.1.7 Penelitian terdahulu tentang aktifitas anti bakteri minyakl atsiri
Telah dilakukan penelitian efek antibakteri ekstrak etanol daun
cengkeh (Eugenia aromatica) dengan menggunakan penyari etanol 96% terhadap
bakteri Gram positif (Staphylococcus aureus dan Bacillus subtilis) dan bakteri
Gram negatif (Escherichia coli dan Salmonella paratyphi) dengan menggunakan
metode difusi agar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekstrak daun cengkeh
menunjukkan efek antibakteri terhadap bakteri Staphylococcus aureus, Bacillus
subtilis, Escherichia coli, dan Salmonella paratyphi. Efek antibakteri dimulai
pada konsentrasi 10%, sedangkan pada konsentrasi 1% tidak memberikan efek.
Hasil penelitian menunjukkan diameter daerah hambat yang lebih kecil bila
dibandingkan dengan diameter daerah hambat dari antibiotika ampisilin yang
digunakan sebagai kontrol positif.. Dari analisis data dalam penelitian
menggunakan perhitungan analisis statistik anova satu arah, hasil yang diperoleh
menunjukkan adanya perbedaan bermakna antara konsentrasi ekatrak daun
cengkeh dengan diameter daerah hambat terhadap masingmasing bakteri (Shirly
dan Dian, 2008 ).
18
Kemampuan Anti Bakteria..., Muhammad Gigih Panji Mahardhika, Fakultas Teknik UMP, 2015