E. coli 0157:H7, S. @phi DAN I/, cholera@ 0 1

IV. PENGARUH EKSTRAK DIKLOROMETAN DAN SARI
JAHE TERHADAP HIDROFOBISITAS BAKTERI
E. coli 0157:H7,S. @phi DAN I/, cholera@0 1
-4. ABSTRAK
Hidrofobisitas merupakan salah satu sifat permukaan sel yang merefleksikan
komposisi komponen yang terkandung dalarn membran luar sel bakteri. Perubahan
yang tejadi pada komponen membran luar sel dapat mengakibatkan perubahan
hidrofobisitas
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ekstrak diklorometan dan
sari jahe terhadap hidrofobisitas sel L. coli 0157:H7,
S. rypki dan I.: cholerae 01.
Hidrofobisitas permukaan sel bakteri ditentukan dengan rnetoda BATH (Bacterial
adhesiotl to hydruc~rbot~s)
pada 0,9 rnl hidrokarbon n-o ktana. Hasil pengarnatan
menunjukkan bahwa hidrofobisitas masing-masing spesies berturut-turut adalah
44,3 0, 5 7,17 dan 70,s2 per sen, dengan nilai tersebut E. colt 01 5 7.H7 digolongkan
bakteri hidrofobik moderat, sedangkan S. rypki dan K choiertae 01 digolongka~l
bakteri hidrofobik kuat .
Penambahan ekstrak diklorometan jahe pa& konsentrasi 15 mglml pada E.
coli 0157:H7menyebabkan peningkatkan hidrofobisitas 1,65 persen, 20 mghd pada
S. typhi menurunkan hidrofobisitas 43,97 persen dan 8 mglml pada I : cholerae 01
menurunkan 33,22 persen. Sedangkan penarnbahan sari jahe konsentrasi 10 mglml
meningkatkan hidrofobisitas
E. coli 015 7:H7
24,40 persen, menurunkan
hidrofobisitas S. tyyht 47,56 persen dan F cholerae 0 1 70,14 persen. Penambahan
kedua macam ekstrak tersebut mempunyai kecenderungan hampir sama yaitu
meningkatkan hidrofobisitas pada E. coli 015 7:H7 dan menurunkan hidrofobisitas S.
typhi dan K cholerae 0 1 .
B. PENDAHULUAN
Kemampuan baheri berkolonisasi dengan sel epitel rnenrpakan tahap awai
infeksi (Lee dan Yii, 1996) dan sarana penting dalam ha1 virulensi suatu bakteri,
karena bakteri yang tidak mempunyai kemampuan untuk melekat pada sel epitel akan
keluar melalui proses peristalsis (Cree dan Nobel, 1995). Eecara biologis pelekatan
antimikroba yang berikatan secara non kovalen. Penurunan hidrofobisitas dapat
disebabkan oleh bakteri kehilangan komponen ekstraselulei yang bersifat a~nfipatik.
(2) Peningkatan hidrofobisitas tejadi karena perubahan struktur membran terluar sel
adesin yans membentuk fibril.
Peningkatan hidrofobisitas juga
disebabkan oleh
adanya antimikroba yang dapat berpenetrasi kedalam sel. Adanya protein enzim,
seperti li sozim dapat menyebabkan hidrolisis pada polisakarida dinding sel sehingga
lipoprotein kontak dengan lingkungan.
Dengan terbukanya lipoprotein ini dapat
meningkatkan hidrofobisitas bakteri.
Berdasarkan acuan dan fenornena diatas perubahan hidrofobisitas yang
meninzka~atau menurun menunjukkan pcrubahan pada komponen luar bakteri dan
mengakibatkan perubahan sisi pengikatan bakteri pada epitel, sehingga mengurangi
interaksi bakteri dengan sel epitel sehingga mengakibatkan vinhensi bakteri tersebut
melemah
Uji hidrofobisitas bakteri dapat dilakukan dengan behagai cara (Lee dan Yii,
1 996) diantaranya. menggunakan presipitasi "permukaan"
membran
nitroselulosa. kromatografi kolom dan
hidrokarbon
sel dengan garam,
interaksi
bakteri
terhadap
yang menggunakan n-heksan atau n-oktana. Penentuan hidrofobisitas
dengan menggunakan _garam amonium sulfat menunjukkan suatu hasii yang lemah,
karena adanya sifar bakteri yang menggerombol walaupun tanpa berinteraksi dengan
amonium sulfat . T idak semua bakteri memberikan respon positif terhadap membran
nitroselulosa dan penepnaan n-heksan memberi respon negatif, tetapi respon positif
terhadap n-oktana Menurut Jones
el a1 (1 99 1)
hasil analisis hidrofobisitas dengan
BATH
yang menggunakan n-oktana dan kromat ografi mernberikan interpretasi yang
sama
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh ekstrak diklorometan jahe
dan sari jahe terhadap perubahan
hidrofobisitas bakteri E. coli 0157:H7, S. (vI~idan
I. '. cho1tr.i~.
C. METODE PENELITUN
I. Tempat dnn jf'aktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Mkrobiologi dm Kimia, PAU
Pangan dan Gzi IPB Bogor, dari Oktober 1998 sampai November 1999.
2. Bahan Penelitian
Sebasai bakteri uji digunakan E.
0029 da11 I : cholrrar
coil
0157:H7 ATCC 43889, S. typhi ATCC
01 BBC 2 123. Kultur bakteri ditumbuhkan pada NB, khusus
untuk media pertumbuhan 1 : cholerae 01 ditambah 0.5 persen NaCI. Kultur
diinkubasi pada suhu 3 7°C selama 18 jam.
Bahan antimi kroba yang
(mengandung D31SO konsentrasi
digunakan
adalah ekstrak
diklorometan
akhir 0,75 persen), Tween 80 tidak digunakan
sebasai penyemulsi ekstrak diklorometan karena dapat mengharnbat adesi bakteri pada
n-oktana (Rosenberg dan Doyle, 1990). Sari jahe diperoleh dari 10 g parutan j a k
segar ditambah 100 ml air kernudian dididihkan selanls 5 menit, selanjutnya disaring,
filtrat ini digunakan sebagai pelarut NB Konsentrasi sari jahe dalam media NB setara
dengan 10 rngjml.
Alat yang digunakan adalah sl~c.crr~/rrc
20 (Bausch and Lomb,
New York USA)
3. Uji Hidrofobisitas Bakteri
Penentuan hidrofobisitas bakteri dilakukan dengan modifikasi BATH pada
hidrokarbon n-oktana dengan cara Jones ef a/.(1991) dan Lee dan Yii (1996) sebagai
berikut Sebanyak 4,8 rnl suspensi bakteri yans mengandung
lob cfdml disentrifus
pada 1900 vg selama IS menit. Supematan kultur dibuang dan pelet bakteri ditambah
4,8 rnl NB yang mengandung ekstrak diklorometan Didalam 4,8 ml NB yang
ditambahhan pada pelet bakteri E. coli 0157:H7. S. phi dan t: cholerae O ! masingmasing berturu t- turut mengandung 20, 1 5 dan 8 m g l d ekstrak diklorometan.
Pada
perlakuan lain digunakan 10 mglml sari jahe sebagai pelarut NB, kemudian 4,s ml
media N3 ditambahkan kedalam pelet bakteci. Kontrol hidrofobisitas digunakan
penambahan i107 ml bufer fosfat dan 3,73 ml media NB pada pelet bakteri, sehingga
volume akhir menj adi 4,8 rnl. Selanjutnya suspensi bakteri tersebut diinkubasi pada
suhu 37'C selama 30 menit. Kultur bakteri dipisahkan dengan cara sentrifus pada
1900 g selama 15 menit. Pelet yang terbentuk dicuci satu kali dengan
PBS steril,
diresuspensikan dalam PBS menjadi 4,8 rnl.
Setiap 4.8 ml suspensi bakteri 10%fdml
ditambahkan pada seri volume
hidrokarbon 0,3, 0,6, 09, 1,2 dan 1,5 ml n-oktana dalam tabung yang tahan asam.
Kemudian t abung divortex dengan kecepatan konstan selama
satu menit, dan
diekuilibrasi pada suhu kamar selama 15 menit, sehingga terjadi penisahan. Fase air
diambil secara perlahan-lahan menggunakan pipet pasteur, kemudian absorbansi
diukur pada h 600 nm. Hidrofobisitas ditentukan berdasarkan persentase OD (optical
cr'ettsi~y)pada
fase air. Persen hidrofobisitas = 100 - ( A x loo/&), dimana A adalah
OD dari suspensi bakteri pada fase air setelah kontak dengan n-oktana dan A,
merupakan OD suspensi tanpa penambahan n-oktana yans mempunyai
nilai
setara dengan 0 persen. Keseimbangan volume n-oktana dengan
hidrofobisitas
suspensi bakteri ditentukan dengan membuat grafik dengan variabel
volume
hidrokarbon dan persen hidrofobisitas. Nilai hidrofobisitas ditentukan berdasarkan
pengamatan dengan tiga ulangan.
Knteria hidrofobisi tas dari bakteri ditentukan berdasarkan kriteria Santos er a/.
(1990) yang dapat dilihat pada Tabel 12.
Nilai hidrofobisitas pada kontrol
rnenunjukkan sifat hidrofobi sitas bakteri secara alami. Nilai perubahan hidrofobisitas
diperoIeh dari selisih pengurangan perlakuan kontrol denpan perlakuan ekstrak jahe,
Tabel 12. Kriteria hidrofobisitas bakteri
1
I
I
Jenis uji
Kdteria
hidrofobisitas
I
Presipltasi garam
!
Nilai
Salt Agregation
Test (SAT)
0.0-1.0 moYlt
1,O-2.0n~oVlt
2.0-4.0 moMl
Kual
Modcrar
Lemh
Negatif
Kuat
Moderat
Negatif
I
I
jika perlakuan ekstrak jahe mempunyai hidrofobisitas lebih besar daripada kontrol
m a k ~ perlakuan ekstrak jahe dapat meningkatkan hidrofobisitas (+) dan nilai
perubahan hidrofobisitas lebih kecil berarti ekstrak jahe menurunkan hdrofobisitas (-).
D. EASJL PENELITIAN DAN PEMBABASAN
Ekspresi afinitas bakteri pada hidrokarbon n-oktana dapat dilihat pada Gambar
12-14 (Lampiran 3-1 I ) .
Semua bakteri uji mernberikan respon positif terhadap n-
oktana. Analisis hidrofobisitas secara BATH menurut kriteria Santos er a/.( 1 990)
(Tabel 12), menunjukkan bahwa nilai hidrofobisitas bakteri lebih besar dari 50 persen
dapat digolongkan bakteri hidrofobik kuat, nilai hidrofobisitas 20-50 persen
digolongkan hidrofobik moderat, dan nilai hidrofobisitas kurang dari 20 persen
digolongkan hidrobobik lernah.
+Buh
+Sari
jahz
+Eks.Wo
0
0.3
F
m
0.6
09
1.2
1.5
Volume n-obna ( ml )
Gambar 12. Pengaruh sari jahe dan ekstrak diklorometan
terhadap hidrofobisitas E. coli 0I5 7:H 7 pada
hidrokarbon n-oktana
0.3
0.5
9
1.2
1.5
Volume n-oktana (ml)
Gambar 13. Pengaruh sari jahe dan ekstrak diklorometan
terhadap hidrofobisitas S. typhi pada hidrokarbon noktana
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
Volun~en-oktana (nd)
Gambar 14. Pengaruh sari jahe dan ekstrak diklorometan
terhadap hidrofobisitas I : cholercre 01
pada hidrokarbon n-oktana
Pengaruh ekstrak jahe terhadap lidrofobisitas secara kuantitatif ditentukan
pada penambahan 0.9 ml n-oktana dapat dilihat pada Tabel 13.
Pada perlakuan
kontrol yaitu hasil pemisahan bakteri dengan bufer menunjukkan bahwa ES. culi
0 157:H7 rnempunyai af nitas terhadap hidrokarbon sebesar 44,30 persen,
S. ryj>hi
sebesar 57.17 persen dan L-: cholerae 01 sebesar 70,52 persen. lni rnenggambarkan
bahwa I:. coli 0 1 57:H7 tergolong bakteri hidrofobik moderat, sesuai densan
pernyataan Lachica ( 1 990),
sedangkan
S. typhi dan K cholurae 01 dapat
digolongkan pada bakteri yang bersifat hidrofobik kuat.
Tabel 13. Pengaruh
ekstrak diklorometan dan sari jahe terhadap
hidrofobisitas bakteri pada yenambahan 0.9 ml n-oktana'
I
Baberi
I
i E. cr11t
!
hidrofobisitas
relatif terhadap
buffer
~onsentrasi
anlim~kroh
10 mglml
15 mg/ml
%A
;
0157.H7
i
S~phf
J : [holeroe
1 01
Antirnikroba
% hdrofobisitas
-
Bufer
Sari jahe
Eks. hkioronletan
44.30 2 1.92
68.70 f 5-92
4 5.95 f 3. j6
(+) 24.11)
(+) 1.65
Bufer
Sari jahe
Eks.dikloromelan
57.17 f 6.42
9-61 f 0.53
13-20 k1.12
(-) 47,56
(-) 43.97
Bufer
Sari jah:
Eks- m o r o m a n
70.52 f 3.02
0.38 f 0.75
37.03 i 1.4 1
lOmglrnl
20 mglml
(-1 70.14
(-) 33-22
10 mglml
8 n~gIrnI
Sari jahe maupun ekstrak diklorometan dapat meningkatkan hidrofobisitas E.
coli 01 57:H7 berturut-turut sebesar 24,40
dan 1,65 persen, sebaliknya ekstrak
tersebut dapat rnenurunkan hidrofobisitas S. phi sebesar 47,56 dan 43,97 persen
dan I : chalerue 0l sebesar 70.14 dan 33,22 persen.
S ifat hidrofobisitas bakteri berhubungan dengan komponen dinding sel seperti
fosfolipid. lipopolisakarida dan komponen luar sel seperti fimbrie dan kapsul.
Kornponen ini mempunyai fungsi
penempelan pada sel inang dengan membentuk
interaksi hidrofobik (Finlay dan Falkow, 1997). Menurut Nikaido ( 1 996) fosfolipid
pada L. culi banyak mengandung fosfatidiletanolamin yang mengandung asam amino
polar dan LPS dengan komponen polisakarida yang relatif lebih tinggi, sehingga
mempunyai sifat hidrofobik moderat. Sifat hidrofobik pada 6: choiernt' 01
coli
diekpresikan oleh adanya fimbrie (Lachica, 1990), yang dimediasi oleh
adanya
protein 20,5 kDalton dan protein ini mengandung asam amino lisin dan asam animo
dan isoleusin). Hidrofobisitas S. typhi berhubungan dengan faktor
non polar (leusin
adesin yang disintesis melalui sistem 'Novo", karena penghambatan pada sintesis
protein tersebut mengakibatkan penurunan hidrofobisitas S.gphi (Rosenberg dan Sar,
1990).
Keragaman komponen penyusun dinding sel, komponen terluar membran dan
komponen yang memberikan fungsi terfiadap sifat hidrofobik bakteri menyebabkan
setiap spesies dan strain mengekspresikan hidrofobisitas yang berbeda.
Perlakuan 10 mglml sari jahe dan ekstrak diklorometan sebesar I5 m g / d
pada E. coli 01 5 7:H7, 20 mgml pada S. typhi dan 8 mglml pada I : choIerae 0 1
mempunyai kecenderungan yang sama yaitu meningkatkan hidrofobisitas E. coli
0157:H7dan menurunkan hidrofobisitas S. yphi dan P: chderae 0 1 (Tabel 13).
Jones er a/. (1991) juga melaporkan hasil penelitiannya yaitu penambahan 2,O persen
taurolidin
meningkatkan hidrofobisitas 5,13 persen pada E. coli dan 1 5.65 persen
pada S~aph~*Iococcirs
mproykyticlr.~, sedangkan 0,075 persen klorheksidin asetat
menurunkan hidrofobisitas 24,69 pada E ct~lidan meningkatkan 36,72 persen pada
S
j
i
c
.
Peningkatan dan penurunan hidrofobisitas pada bakteri yang
disebabkan adanya senvawa fenolik ekstrak jahe dipengamhi oleh spesies bakteri.
Mengacu pada postulat Rosenberg dan Sar (1990) maka perubahan
hidrofobisitas pada bakteri yang diakibatkan adanya komponen bioaktif yang terdapat
dalam ekstrak jahe yaitu senyawa fenolik dapat dijelaskan sebagai berikut:
(I
Peningkatan hidrofobisitas pada E colt 0I 57:H7, kemungkinan disebabkan oleh
terekstraksinya komponen terluar sel yang bersifar hidrofilik sehingga yang menonjol
adalah LPS yang meningkatkan hidrofobisitas bakteri. Pernyataan ini sama seperti
yang dikemukakan oleh Sunairi et al. (1997) yaitu perubahan kapsul bakteri yang
simetris menjadi tidak simetris karena adanva perlakuan antimi kroba menjadikan
bakteri lebih hidrofobik. Kemungkinan lain karena senyawa fenolik dalam ekstrak
jahe bersifat surfahan dm berinteraksi dengan senyawa lipoprotein dan memberikan
efek peningkatan hidrofobik. (2) Penurunan hidrofobisitas pada
1: chnlerae 01
kemungkinan disebabkan oleh senyawa fenoiik berinteraksi dengan fimbrie dan
mengakibatkan penggumpalan protein subunit 20,5 kDalton, sehingga protein ini
kehilangan struktur hidrofobiknya d m mengahbatkan hidrofobisitas bakteri menurun.
Penurunan hidrofobisitas pada S ryphi karena senyawa fenolik berinteraksi dengan
protein yang disintesis pada sistem 'Wove'-.
Tdah diketahui bahwa protein ini
berperan meningkatkan hidrofobisitas S. ophi, dengan adanya senyawa fenolik
kemungkinan rnengakibatkan perubahan struktur tersier protein atau senyawa fenolik
menyisip pada
sisi
hidrofobik
protein,
sehingga mengakibatkan penurunan
hidrofobisitas sel bakteri
Perubahan hidrofobisitas pada perlakuan sari jahe lebih besar daripada ekstrak
diklorometan (Tabel 13)
Penggunaan 10 m l m l sari jahe tersebut setara dengan
dengan kandungan fen01 0,134 mg/ml. Sedangkan ekstrak diklorometan setara dengan
8-20 mdml oleoresin dengan kandungan fend 0,96-2,4 1 mglml. Ini menurljukkan
bahwa pada perlakuan sari jahe ada
senyawa lain yans berpotensi mempengaruhi
hidrofobisitas bakteri yang kemungkinan adalah protein dan karbohidrat. Komponen
protein dan karbohidrat dapat menutupi sisi hidrofilik dari bakteri, walaupun protein
dalam sari jahe telah terdenaturasi dan karbohidrat telah mengalami gelasi. lnteraksi
ini seperti yang diuraikan oleh
Duncan-Hewitt (1990) yaitu interaksi tejadi seperti
halnya penambahan satu persen SDS dapat meningkatkan hidrofobisitas pada R.
yang dikarena SDS menutupi sisi hidrofobisitas. Peningkatan hidrofobisitas
W~HIS,
bakteri tersebut juga dapat disebabkan karena penambahan enzim lisozim yang dapat
menghilangkan peptidoglikan.
Perubahan hidrofobisitas suatu bakteri E. c d i 0157:H7,S. typhi dan P:
cholerae
01 menunjukkan perubahan struktur pennukaan, yang berarti terjadi
perubahan pada komponen luar bakteri. Pada komponen perrnukaan bakteri juga
terdapat protein yans rnengkoordinasi produksi protein ekstraseluler termasuk toksin,
maka adanya perubahan hidrofobisitas pada bakteri juga menghambat sintesis faktor
virulensi yang lain. Selain itu perubahan hidrofobisitas yang meningkat maupun yang
menurun kemungkinan dapat menghambat faktor virulensi khususnya terhadap
pelekatan bakteri pada sel inang. Menurut Jones el a/. {1991), antibiotik klorheksidin
menurunkan hidrofobisitas L. coli, sedangkan taurolidin meningkatkan hidrofobisitas
bakt eri tersebut. Perubahan hidrofobisitas vang meningkat maupun yang menurun
dapat rnenumnkan pelekatan bakteri pada sel epitel secara iii ~ ~ i t r t ) .
Pembahan hldrofobisitas bakteri E coli 0157:H7,S. fyphi dan K cholerae
01
menunju kkan adanya perubahan struktur permukaan sel bakteri. Perubahan
stm ktur pemukaan sel bakteri itu, kemungkinan mengalubatkan perubahan sistem
enzim yang rnengkoordinir produksi
protein ekstraseluler. Keseluruhan peristiwa ini
merupakan salah satu mekanisme penghambatan pertumbuhan dan verulensi bakteri.
F. D A n A R PUSTAKA
Cree, R.G.A. and W.C. Noble. 1995. In vitro indices of tissue adherence in
Stayhylmo~ctrsit~termedius.J. Letters I n Appl. Microbiol. 20: 1 68- 170.
Duncan-Hewitt, W.C. 1990. Natural of the hydrophobic effect. In Doyle RJ. and M.
Rosenberg. Eds.
Microbial Cell Surface Hydrophobicity. American
Society for Microbiology. Washington. D.C.
Finlay, B.B. and S. Falkow. 1997. Common themes in microbial patogenicity
revisited. Mcrobiolog and MoIecular Biology Reviews. P 136- 169.
Jones, D., S. Gorman, D.F. McCafferty and A.D. Wooifson. 1991. The effects of
three non-antibiotic, antimicrobial agents on the surface hydrophobicity of
certain micro-organism evaluated by different methods. J. Appl. Bacterial.
7 1 : 2 18-227.
Lachica, R.V. 1990. Significance of hydrophobicity in the adhesiveness of pathogenic
Gram negative bacteria. In Doyle R.J. and M.Rosenberg. Eds. Microbial
Cell Surface Hydrophobicity.
American Society for Microbiology.
Washington. D.C.
Lee, K.K. and K.C. Yii. 1996. A Comparison of three methods for assaying
hydrophobicity of pathogenic vibrios. J. Letters In Appl. Microbiol. 1 3:
343-346.
Nikaido, H. 1996. Outer membrane. In Neidhart, F.C. ficherichin coli and
Scllmut~ellaCellular and Molecullar Biology. ASM Press. Washington D.C.
Rosenberg, E. and R.J. Doyle. 1990. Microbial cell surface hydrophobicity: hstory,
meansurement and significance. In Doyle R.J. and M. Rosenberg. Eds.
Microbial Cell Surface Hydrophobicity.
American Society for
3licrobiology.Washington. D.C.
N.Sar. 1990. Changes in bacterial surface hydrophobicity during
morphogenesis and differentiation. In Doyle, R.J. and M Rosenberg. Eds .
hlicrobial Cell Surface Hydrophobicity.
American Society for
hilicrobiology. Washington. D.C.
Rosenberg. E, and
Santos, Y . . I. Bandin, T.P. Nicto, D.W. Bruno, A.E. Ellis and A.T. Taranzo. 1990.
Proposed criteria of hydrophobicity. In Lee, K.K. and K.C. Yii. 1996. A
Comparison of three methods for assaying hydrophobicity of pathogenic
vibrios. 1. Letters In Appl. Microbiol. 13: 343-346.
Sunairi, M. N.Iwabuchi, Y. Yoshizawa, H. Murooka, H-Morisaki and M. Nakajima.
1 99 7. Cell-surface hydrophobicity and scum formation of R h u d o c ~ ~ c u s
rltdochroris strain with different colonial morphologies. J. Appl. Microbioi.
82. 204-210.