1 pendahuluan - IPB Repository
advertisement
1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tingginya keanekaragaman organisme laut di Indonesia merupakan aset penting dalam pengembangan bioteknologi laut. Sejauh ini pengembangan bioteknologi di Indonesia dilakukan antara lain pada bidang pertanian, pangan dan kesehatan maupun lingkungan. Produk alam dari laut dapat digunakan untuk berbagai tujuan antara lain untuk bahan farmasi (antibakteri atau antimikroba, antioksidan), bahan nutrisi (asam amino, asam lemak, mineral) dan berbagai bahan lainnya (Nontji 1999). Antimikroba atau antibakteri merupakan bahan yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroba, sehingga sering digunakan untuk bahan baku obat. Beberapa jenis organisme laut yang potensial sebagai sumber obat antara lain makroalga, mikroalga, sponge, soft coral (Kobayashi dan Satari 1999). Mikroalga merupakan organisme berukuran mikroskopis yang mempunyai peranan penting dalam kehidupan di perairan, dan mudah dibudidayakan karena hidupnya tidak tergantung musim, tidak memerlukan tempat yang luas, dan tidak memerlukan waktu yang lama untuk memanennya. Mikroalga memiliki banyak keunggulan antara lain sebagai sumber pakan dan pangan yang mengandung protein, lipid, serta sebagai bahan dasar obat-obatan atau farmasi (Borowitzka 1988). Mikroalga telah lama dikenal karena memiliki aktivitas biologikal seperti pigmen, lemak dan protein, selain itu juga menjadi sumber yang potensial untuk produk komersial di bidang akuakultur (Rosa et al. 2005). Salah satu jenis mikroalga laut yang memiliki komponen aktif sebagai antibakteri adalah Chaetoceros. Metting dan Pyne (1986) melaporkan bahwa Chaetoceros mempunyai komponen aktif antibakteri golongan asam lemak. Penelitian serupa menyebutkan bahwa ekstrak kasar intraselular Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium Guillard mempunyai komponen aktif antibakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri Bacillus subtilis, Escherichia coli dan Pseudomonas sp (Pribadi 1998). Wang (1999) dalam laporannya juga menyatakan bahwa ekstrak Chaetoceros mempunyai aktivitas antibakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen Gram positif dan negatif. Mendiola et al. (2007) melaporkan bahwa mikroalga Chaetoceros muelleri menghasilkan komponen aktif yang mempunyai aktivitas terhadap 2 bakteri E. coli dan S. aureus, serta kapang Candida albicans. Namun belum diketahui mekanisme hambatan antibakteri dari Chaetoceros terhadap bakteri. Chaetoceros, selain memiliki komponen antibakteri juga mengandung nilai gizi seperti protein, lemak, karbohidrat. Renaud et al. (2002) melaporkan bahwa Chaetoceros sp yang ditumbuhkan dalam medium Guillard pada suhu 25 o C mempunyai kandungan karbohidrat sebesar 13,1%, protein 57,3%, lemak 16,8%, serta PUFA. 19,5 %. Hasil penelitian Araujo dan Garcia (2005) menunjukkan bahwa kandungan lemak dan karbohidrat dalam Chaetoceros wighamii yang dikultivasi pada suhu 20 dan 25 oC lebih tinggi dibandingkan 30 oC. Salinitas medium pertumbuhan Chaetoceros 25 dan 30 tidak mempengaruhi pertumbuhan, densitas sel, biomasa dan klorofil (Raghavan et al. 2008). Salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan komposisi biokimia mikroalga adalah nutrien dalam medium. Medium yang digunakan untuk pertumbuhan Chaetoceros umumnya medium Guillard, namun harga medium ini mahal, untuk itu perlu dicari medium pertumbuhan yang lebih murah. Larastri (2006) melaporkan bahwa Chaetoceros dapat ditumbuhkan dalam medium NPSi. Namun belum diketahui kandungan senyawa aktif dan senyawa kimia dari Chaetoceros gracilis yang dikultivasi dalam medium NPSi tersebut. Berdasarkan alasan tersebut, maka perlu dilakukan penelitian komponen aktif dan nutrisi dari Chaetoceros gracilis yang diperoleh dari perairan Indonesia dan dikultivasi dalam medium NPSi, sehingga pemanfataannya lebih optimal. 1.2 Rumusan Permasalahan Medium yang sering digunakan untuk menumbuhkan Chaetoceros adalah medium Guillard, namun harganya mahal. Oleh karena itu perlu dicari medium dengan nutrien yang murah. Salah satu medium yang dapat digunakan untuk pertumbuhan Chaetoceros adalah NPSi, yaitu medium yang terdiri dari urea, TSP, silika ditambah dengan vitamin dan trace element. Medium NPSi ini lebih murah harganya dan mudah didapat. Urea dan TSP digunakan sebagai sumber N dan P, sedangkan dalam medium Guillard sumber N dan P diperoleh dari NaNO3 dan NaH2PO4.H2O. Namun belum pernah diketahui pengaruh penggunaan medium NPSi terhadap komponen aktif dan nutrisi yang dikandung Chaetoceros. Pada penelitian ini Chaetoceros gracilis yang digunakan diperoleh dari perairan Indonesia, hal ini dimaksudkan untuk meningkatkan pemanfaatan sumberdaya alam Indonesia. 3 Senyawa antibakteri alami mudah mengalami kerusakan, oleh karena itu perlu metode penyimpanan yang tepat. Salah satu metode penyimpanan yang dapat digunakan adalah penyimpanan pada suhu rendah. Pada penelitian ini ekstrak Chaetoceros gracilis disimpan pada suhu rendah sampai 6 bulan, untuk dilihat stabilitas senyawa antibakterinya. Sel bakteri dapat mengalami kerusakan setelah kontak dengan antibakteri, oleh karena itu dianalisis pengaruh ekstrak Chaetoceros gracilis terhadap kerusakan sel bakteri. Chaetoceros mempunyai kandungan biokimia yang digunakan untuk pakan alami larva. lengkap dan Mikroalga ini dapat dioptimalkan pemanfaatannya, misalnya untuk suplemen atau nutrasetika. Komposisi nutrien medium perttumbuhan berpengaruh terhadap komposisi biokimia mikroalga, sehingga perlu dianalisis komposisi kimia Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkann dalam medium NPSi. 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) Memperoleh ekstrak Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSI yang mempunyai aktivitas antibakteri (2) Menguji aktivitas dan stabilitas senyawa aktif dari ekstrak Chaetoceros gracilis (3) Menganalisis pengaruh ekstrak Chaetoceros gracilis terhadap kerusakan sel bakteri (4) Menentukan kandungan kimia dari biomasa mikroalga Chaetoceros gracilis 1.4 Hipotesis Penelitian Hipotesis pada penlitian ini adalah: (1) Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi masih mengandung senyawa aktif antibakteri (2) Ekstrak Chaetoceros gracilis yang disimpan lama dalam suhu rendah masih memiliki aktivitas antibakteri (3) Sel bakteri uji mengalami kerusakan atau gangguan setelah kontak dengan ekstrak Chaetoceros gracilis (4) Biomasa Chaetoceros gracilis memiliki nutrisi yang lengkap walaupun ditumbuhkan dalam medium NPSi 4 1.5 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini bermanfaat dalam ilmu pengetahuan dan teknologi (Iptek), khsusunya eksplorasi mikroalga untuk bidang kesehatan. Untuk menghasilkan Chaetoceros gracilis yang mempunyai komponen aktif dan komponen nutrisi yang lengkap dengan harga lebih murah, Chaetoceros gracilis dapat dikultivasi dalam medium NPSi. 1.6 Ruang Lingkup Penelitian Kajian yang dilakukan pada penelitian ini adalah : (1) Kultivasi Chaetoceros gracilis dalam medium NPSi (2) Aktivitas dan stabilitas ekstrak Chaetoceros gracilis (3) Kerusakan bakteri oleh senyawa antibakteri dari ekstrak Chaetoceros gracilis (4) Kandungan senyawa kimia dari mikroalga Chaetoceros gracilis 1.7 Kerangka Pemikiran Chaetoceros merupakan salah satu mikroalga laut berukuran mikroskopis yang mempunyai peranan penting dalam kehidupan di perairan, mudah dibudidayakan, tidak tergantung musim, tidak memerlukan tempat yang luas, dan tidak memerlukan waktu yang lama untuk memanennya. Mikroalga ini mempunyai kandungan kimia yang meliputi protein, lemak, karbohidrat, asam amino, asam lemak yang diperlukan untuk pertumbuhan. Selain itu, Chaetoceros juga mempunyai komponen aktif antibakteri. Pemanfaatan mikroalga Chaetoceros masih terbatas untuk pakan larva. Untuk itu perlu dikembangkan pemanfaatan dari mikroalga misalnya untuk bidang kesehatan. Medium yang digunakan untuk pertumbuhan Chaetoceros ini biasanya medium Guillard, namun harganya mahal. Oleh karena itu perlu dicari medium alternatif yang lebih murah. Salah satu medium yang dapat digunakan untuk menumbuhkan Chaetoceros adalah NPSi. Medium NPSi ini dapat digunakan untuk kultivasi Chaetoceros karena mengandung unsur nitrogen dari urea, fosfat dari TSP dan silika dari sodium metasilika, yang merupakan unsur utama untuk mikroalga ini. Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan penelitian Chaetoceros gracilis yang diperoleh dari perairan Indonesia dengan tujuan: 1) memperoleh ekstrak Chaetoceros gracilis yang mempunyai aktivitas antibakteri, 2) menguji aktivitas dan stabilitas senyawa antibakteri dari ekstrak Chaetoceros gracilis, 3) menganalisis kerusakan sel bakteri setelah dikontakkan dengan ekstrak Chaetoceros gracilis, 4) menentukan komposisi kimia (nutrisi) dari Chaetoceros gracilis. 5 Kultivasi Chaetoceros gracilis dilakukan dalam medium NPSi pada suhu 25-26 o C. Biomasa Chaetoceros gracilis diekstraksi menggunakan metanol, selanjutnya diuji aktivitas dan stabilitas senyawa antibakteri terhadap bakteri patogen, serta dianalisis kerusakan sel bakteri setelah kontak dengan ekstrak Chaetoceros gracilis. Biomasa Chaetoceros gracilis dianalisis senyawa kimianya untuk diketahui kandungan nutrisinya. Dari hasil penelitian ini diperoleh informasi bahwa Chaetoceros gracilis yang dikultivasi dalam medium NPSi mempunyai komponen aktif antibakteri yang stabil pada penyimpanan suhu rendah (-18 – (20)oC . Ekstrak Chaetoceros gracilis yang dikontakkan pada bakteri dapat menyebabkan kerusakan sel bakteri. Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi mempunyai komposisi nutrisi yang lengkap. Chaetoceros gracilis yang diperoleh diharapkan dapat bermanfaat dalam bidang kesehatan. Kerangka pemikiran penelitian disajikan pada Gambar 1. 6 Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya Chaetoceros Komponen aktif antibakteri (Metting dan Pyne 1986; Wang 1999, Pribadi 1999; Mendiola et al. 2007) Medium Guillard Komposisi kimia lengkap (Renaud et al. 2002; Araujo dan Garcia 2005; Raghavan & Gopinathan 2008) Chaetoceros dapat tumbuh dalam medium NPSi (Larastri 2006) ???? Nutrien mahal Penelitian yang dilakukan untuk disertasi Kultivasi Chaetoceros gracilis dalam NPSi (murah) Biomasa sel Ekstrak Aktivitas antibakteri Potensi dan stabilitas senyawa antibakteri Pengaruhnya terhadap kerusakan bakteri Chaetoceros gracilis dalam medium NPSi mempunyai komponen antibakteri dan komponen nutrisi lengkap Gambar 1 Kerangka penelitian Kandungan senyawa kimia
