SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
AKTIVITAS ANTIBAKTERI MINYAK ATSIRI RIMPANG LENGKUAS MERAH (Alpinia purpurataK. Schum) TERHADAP BAKTERI PENYEBAB DIARE Nilda Lely, Fathia Nurhasana, Masayu Azizah STIFI Bhakti Pertiwi Palembang Email :
[email protected]
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian aktivitas antibakteri minyak atsiri rimpang lengkuas merah terhadap bakteri penyebab diare. Isolasi minyak atsiri menggunakan metode destilasi uap air dengan rendemen 0,229%. Komponen kimia minyak atsiri dianalisis dengan menggunakan Kromatografi Gas Spektrometer Masa. Dari hasil analisis KG-MS terdeteksi 21 senyawa dalam minyak atsiri rimpang lengkuas merah dimana senyawa terbesarnya yaitu eucalyptol (46,73%), -pinen (9,04%), 4-allylphenyl acetat (7,86%), dan caryophyllene (3,85%) Pengujian aktivitas antibakteri minyak atsiri rimpang lengkuas merah menggunakan metode difusi agar terhadap bakteri Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922, dan Shigella dysentri ATCC 13313 dengan 5 variasi konsentrasi yaitu 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%. Hasil pengukuran zona bening dari minyak atsiri rimpang lengkuas merah menunjukkan aktivitas terbesar pada konsentrasi 50% terhadap Bacillus cereus dengan rata-rata diameter hambat 19,1 ± 0,77. Kata Kunci : Minyak atsiri, rimpang lengkuas merah, Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922,Shigella dysentri ATCC 13313
ABSTRACT A research to investigate antibacterial activities of essential oil of red galangal rhizome toward bacteria that cause diarrhea has been done. Isolation of essential oil used steam distillation method with 0.229% rendement.The chemical compounds of essential oil were analyzed by using Gas Chromatography Mass Spectrometer. The GC-MS analysis detected 21 compounds in the red galangal rhizome essential oil, where the largest compounds were -pinene (9.04%), 4-allylphenyl acetate (7.86%), and caryophyllene (3.85%). The experiment test of antibacterial activities of the essential oil of red galangal rhizome used the agar diffusion method against the Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922, and Shigella dysentri ATCC 13313 in 5 variations of concentration that were 10%, 20%, 30%, 40% and 50%.The result of measuring clear zone from essential oil of red galangal rhizome showed that the best antibacterial activity of the essential oil of red galangal rhizome was in concentration of 50% towards Bacillus cereus with the inhibition zone of 19,1 ± 0,77 mm. Keywords : essential oil, red galangal rhizome, Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922, Shigella dysentri ATCC 13313
PENDAHULUAN Diare adalah suatu keadaan yang ditandai dengan bertambahnya frekuensi ISSN : 2087-5045
defekasi lebih dari tiga kali sehari yang disertai dengan perubahan konsistensi tinja menjadi lebih cair, dengan/tanpa darah dan dengan/tanpa lendir (Rosariet al, 2013). 42
SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
Penyakit diare merupakan masalah kesehatan yang banyak terjadi di negara berkembang termasuk di Indonesia (Kadarohman et al, 2011). Kasus diare di Indonesia biasanya disebabkan oleh bakteri Vibrio cholerae, Shigella spp,Escherichia coli, Salmonella spp dan Campylobacter jejuni (Zein et al, 2004). Lengkuas (Alpinia officinale) merupakan tanaman yang biasanya digunakan untuk menambah aroma dan cita rasa makanan. Lengkuas merah telah dimanfaatkan sebagai obat tradisional untuk mengobati diare, jerawat, panu, demam, radang telinga dan bronchitis (Kurniawati, 2010). Kandungan kimia rimpang lengkuas merah terdiri dari minyak atsiri seperti metil sinamat, sineol, kamfer, -pinen, galangin dan eugenol. Selain itu mengandung senyawa kamfor, galangol, seskuiterpen, flavonoid (Hembing dan Wijayakusuma, 2001). Pada penelitian ini sampel yang digunakan adalah lengkuas merah. Pada penelitian yang telah dilakukan Yulinar et al (2013) diketahui bahwa minyak atsiri rimpang lengkuas merah yang diperoleh dengan metode destilasi uap memiliki aktivitas antimikroba terhadap Bacillus cereus dan Pseudomonas aeruginosa. Penelitian lain juga diketahui bahwa ekstrak n-heksan dan metanol lengkuas merah dapat menghambat pertumbuhan bakteri Escherichia coli pada konsentrasi 4,25% dan 5,75% (Darwis et al, 2013). Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan uji aktivitas antibakteri terhadap ekstrak dan minyak atsiri rimpang lengkuas, tetapi belum ada yang secara spesifik meneliti tentang aktivitas antibakteri minyak atsiri rimpang lengkuas merah terhadap bakteri penyebab diare. sepertiBacillus cereus, Escherichia coli, dan Shigella dysentriae,.
vial, bunsen, penjepit kayu, cawan petri, piknometer, neraca analitik,gelas ukur, pipet tetes, mikro pipet, pipet volumetrik, tabung reaksi, backer glass, pinset, erlemeyer, jarum ose, kapas, kassa steril, alumunium foil, spatel, jangka sorong, autoklaf (KAIPU), elektro thermal inkubator (DNP), kertas cakram, oven, spektrofotometri UV,laminer air flow (Indotech), dan seperangkat alat Kromatografi Gas Spektrometer Masa model QP2010S. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lainrimpang lengkuas merah(Alpinia purpurataK. Schim), Nutrien Agar (NA),tetrasiklin, alkohol 70%, etanol destilat, aquadest, natrium sulfat anhidrat, NaCl fisiologis 0,9%, bakteri yaitu Bacillus cereusATCC 11778, Escherichia coliATCC 25922, dan Shigella dysentriae ATCC 13313. Prosedur Kerja Pengambilan Sampel Sampel yang digunakan dalam penelitian adalah rimpang lengkuas merah (Alpinia purpurata K. Schim)yang diperoleh dari Mata Merah Kelurahan Sei Selincah Kalidoni Palembang.
METODE PENELITIAN
Isolasi Minyak AtsiriRimpang Lengkuas Sampel rimpang lengkuas merah disortasi basah, dicuci,dan tiriskan. Kemudian dirajang dan dikeringanginkan. Hasil pengeringan dilisolasi dengan cara destilasiuap. Destilasi dilakukan selama 4-5 jam atau sampai tidak ada lagi destilat yang menetes ke dalam wadah penampung. Setelah proses destilasi, destilat yang diperoleh dimasukan kedalam corong pisah untuk memisahkan air dan minyak. Ambil lapisan minyak dan ditambahkan natrium sulfat anhidrat untuk menarik air yang masih terseisa dalam minyak atsiri.
Alat dan Bahan Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain seperangkat alat destilasi uap air, corong pisah, corong kaca,
Pemeriksaan Organoleptis Pemeriksaan ini meliputi pemeriksaan warna, bau dan rasa dari minyak atsiri secara visual. a. Pemeriksaan warna.
ISSN : 2087-5045
43
SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
Denganmelihat langsung minyak atsiri hasil destilasi secara visual b. Pemeriksaan bau. Dengan mencium bau minyak atsiri yang menguap diatas kertas saring. c. Pemeriksaan rasa. Dengan meneteskan minyak atsiri pada ujung lidah kemudian dibuang Pemeriksaan Tetapan Fisika a. Kelarutan. Dengan cara kocok masing-masing 1 bagian volume minyaklengkuas merah dengan 4 bagian volume etanol P. Biarkan selama 24 jam pada suhu antara 20oChingga 30oC, tidak tampak butir-butir pada permukaan larutan (Depkes, 1995). b. Penentuan BobotJenis (BJ) Minyak atsiri yang didapat dihitung Menggunakan piknometer. Piknometer volume 1 ml yang telah dibersihkan, dikeringkan ditimbang pada neraca analitik. Nilai masa didapat dengan mengurangi berat masing-masing piknometer yang berisi minyak atsiri dengan piknometer kosong . Pembuatan Larutan Uji Larutan uji minyak atsiri rimpang lengkuas merah dibuat dengan konsentrasi 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%. Pembuatan Larutan Tetrasiklin (kontrol positif) Tetrasiklin dibuat dengan konsentrasi 0,01% sebanyak 10 ml. Peremajaan Bakteri Uji Bakteri yang telah dimurnikan diinokulasi dengan bantuan jarum ose ke media agar miring, kemudian diinkubasi pada suhu 36 24 - 48 jamhingga diperoleh pertumbuhan yang normal (Brooks et al, 2013). Pembuatan Suspensi Bakteri Uji Koloni diambil dari agar miring nutrien agar menggunakan jarum ose, lalu disuspensikan ke dalam pelarut NaCI 0.9 % sebanyak 5 ml dan kocok homogen dalam tabung reaksi. Kekeruhan suspensi mikroba ISSN : 2087-5045
uji diukur dengan alat spektrofotometer UV - Vis dengan panjang gelombang 580 nm dan transmitan 25%(Depkes RI, 1995). Uji Penghambatan Pertumbuhan Bakteri Suspensi bakteri sebanyak 0,1 ml dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi 10 ml media agar, lalu homogenkan, kemudian tuangkan di atas cawan petri yang berisi 10 ml media agar yang telah memadat, diratakan. Kemudian dibiarkan pada suhu kamar selama 15 menit.Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali (triplo). Cakram kertas yang telah disterilkan dicelupkan ke dalam masingmasing konsentrasi zat uji yang telah disiapkan kemudian diletakkan pada permukaan media agar yang telah diinokulasi dengan bakteri. Diinkubasi pada suhu 37º C selama 48 jam. Kemudian diukur diameter zona bening (clear zone) yang terbentuk dengan menggunakan jangka sorong. Pengukuran Diameter Zona Hambat Parameter yang diamati pada penelitian ini adalah besarnya diameter zona hambat. Zona hambat yang terbentuk disekitar cakram menunjukan adanya aktivitas antibakteri minyak atsiri rimpang lengkuas. Penentuan zona hambat dilakukan dengan cara mengamati zona bening yang berada disekitar kertas cakram diukur dengan menggunakan jangka sorong. Analisa Komponen Kimia Minyak Atsiri Lengkuas Penentuan komponen minyak atsiri lengkuas merah (Alpinia purpurata K. Schim) dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM dengan menggunakan seperangkat alat Kromatografi Gas Spektrometer Massa (KG-SM) model Shimadzu QP 2010S. Analisa Data Pengumpulan data dilakukan dengan cara mengukur zona bening (clear zone) pada tiap konsentrasi minyak atsiri lengkuas merah pada masing-masing 44
SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
bakteri uji. Data yang diperoleh disajikan dalam bentuk tabel dan dianalisa HASIL DAN PEMBAHASAN Minyak Atsiri Rendeman minyak atsiri lengkuas merah yang diperoleh adalah 0,229 % (v/b) Pemeriksaan organoleptis menunjukkan bahwa minyak atsiri rimpang lengkuas merah berwarna kuning pucat, jernih, rasa pedas serta mempunyai bau khas lengkuas. Pemeriksaan tetapan fisika yaitu kelarutan dan penentuan bobot jenis. Minyak atsiri rimpang lengkuas merah diuji kelarutannya dengan cara melarutkan masing-masing 1 bagian volume minyak atsiri dengan 4 bagian volume etanol (96%) P, terjadi larutan kuning jernih (Depkes RI, 1995). Penentuan bobot jenis minyak atsiri lengkuas pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan piknometer berukuran 1 ml. Dari hasil penelitian, didapatkan bobot jenis minyak atsiri lengkuas merah sebesar 0,8406 g/ml (Guenther, 2006). Menurut Guenther (2006) umumnya nilai bobot jenis minyak atsiri berkisar antara 0,696-1,188. Maka, nilai bobot jenis minyak lengkuas yang diperoleh dalam penelitian ini sesuai dengan literatur. Uji Aktivitas Antibakteri Uji aktivitas antibakteri dilakukan terhadap bakteri Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922 dan Shygella dysentriae ATCC 13313. Kekeruhan suspensi bakteri diukur dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis
ATCC 11778, Escherichia coliATCC 25922, Shigella dysentriaeATCC 13313. Bakteri Uji
Bacillus cereus ATCC11778
Escherichia. coli ATCC25922
Shigella.dysentriae ATCC13313
C atau [] K (+) K (-) 50% 40% 30% 20% 10% K (+) K (-) 50% 40% 30% 20% 10% K (+) K (-) 50% 40% 30% 20% 10%
Rata-rata (mm)±SD 21,5 ± 0,28 0±0 19,1 ± 0,77 14,4 ± 0,25 13,8 ± 0,23 12,3 ± 0,51 10,7 ± 0,26 22 ± 0,65 0±0 18,8 ± 0,36 16 ± 0,17 14,6 ± 0,26 13,3 ± 0,10 11,3 ± 0,10 22 ± 0,36 0±0 17,8 ± 0,61 16,7 ± 0,15 14,5 ± 0,37 13 ± 0,36 11,8 ± 0,23
Hasil pengukuran zona hambat yang terbentuk dari minyak atsiri rimpang lengkuas merah terhadap ketiga bakteri uji dengan konsentrasi uji 10%, 20%, 30%, 40% dan 50% menunjukan adanya aktivitas antibakteri dari minyak atsiri rimpang lengkuas merah terhadap ketiga bakteri penyebab diare.
B. cereus
transmitan 25%, untuk menghomogenkan jumlah koloni bakteri yang digunakan dalam setiap cawan petri pada tiap-tiap pengujian. Konsentrasi minyak atsiri adalah 10%, 20%, 30%, 40% dan 50%. Pengujian dilakukan dengan metode difusi agar dengan menggunakan pencadang cakram steril. Diameter hambat yang terbentuk diukur dengan jangka sorong Tabel I. Diameter hambat rata-rata minyak atsiri rimpang lengkuas merah terhadap bakteri Bacillus cereus ISSN : 2087-5045
Gambar 1.
Diameter Hambat Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas Merah Terhadap Bakteri Bacillus cereus ATCC 11778.
45
SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
E. coli
Tabel II.Hasil GC-MS Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas merah (Alpinia purpurata K. Schum). 1 2 3 4
Time Retensi 12,710 15,014 15,798
SENYAW A KIMIA - Pinene - Pinene Myrcene
5
18,024
6
19,098
Eucalyptol gamma – Terpinene
7 8 9
24,396 -
10
30,982
11 12
32,124 32,592
13
32,936
14
33,617
Diameter Hambat Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas Merah Terhadap Bakteri Shigella dysentriae ATCC.
15
34,763
16 17
35,704 35,988
Komponen Kimia Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas Merah Analisa komponen kimia minyak atsiri rimpang lengkuas merah dengan Kromatografi Gas Massa Spetrometer dilakukan di Laboratorium Kimia Organik FMIPA Universitas Gajah Mada (UGM), Yogyakarta dengan menggunakan seperangkat alat KG-MS model Shimadzu QP 2010S.Hasil kromatogram menunjukan bahwa sampel minyak atsiri lengkuas merah yang dianalisis memiliki 21 komponen kimia dengan 5 komponen yang dominan.
18
36,142
19
36,325
20 21 22
36,430 36,953 -
23
40,682
24
40,908
25
46,087 TOTA L (%)
No
Gambar 2.
Diameter Hambat Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas Merah Terhadap Bakteri Escherichia coli ATCC 25922.
S. dysentriae
Gambar 3.
Terpineol-4 4Allylpheny l acetate Geranyl acetate - Elemen Methyl eugenol Caryophyll ene Farnesene Germacrene -D Hexadecane deltaGuaiene Farnesene Bisabolene - Cedrol Oxiranecar boxylic acid Benzeneace tic acid Farnesyl acetate
(%)
R.M
3,10 9,04 0,80 46,7 3
C10H16 C10H16 C10H16 C10H18 O
0,67
C10H16 C10H18 O -
1,32 -
7,86 0,42 3,17 1,34
C11H12 O2 C12H20 O2 C15H24 C11H14 O2
3,85 11,5 3
C15H24
2,62 0,48
C15H24 C16H34
0,58
C15H24
0,51
C15H24
0,73 1,69 -
C15H24 C15H26 -
2,42 0,56 0,60
C15H24
C12H14 O3 C13H14 O6 C17H28 O2
100
Dari 21 komponen kimia minyak atsiri lengkuas merah terdapat 5 komponen senyawa kimia terbesar. Adapun 5 komponen senyawa kimia terbesar dalam kandungan minyak atsiri rimpang lengkuas merah.
ISSN : 2087-5045
46
SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
Tabel
III.
Persentase 5 Komponen Senyawa Kimia Terbesar Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas Merah. Lengkuas Merah
No Komponen Kimia 1
Eucalyptol
% 46,73
2
- Farnesene
11,53
3
– Pinen
9,04
4
4-Allylphenyl acetat
7,86
5
Caryophyllene
3,85
Komponen utama pada minyak atsiri rimpang lengkuas merah terdiri dari -pinen) sebesar 9,04% dan senyawa monoterpen teroksigenasi (eucalptol dan 4-Allylphenyl acetat) sebesar 54,59%. Dari 5 komponen terbesar yang terkandung didalam minyak atsiri rimpang lengkuas merah, diduga senyawa monoterpen memiliki aktivitas antibakteri. Monoterpen terbentuk dari dua satuan isopren yang membentuk 10 atom karbon. Monoterpen merupakan komponen utama minyak atsiri yang berperan dalam menciptakan bau dan rasa (Robinson, 1995). Senyawa monoterpen terdiri dari golongan hidrokarbon dan golongan teroksigenasi. Dimana golongan hidrokarbon terbentuk dari unsur hidrogen dan karbon sedangkan golongan teroksigenasi terbentuk dari unsur hidrogen, karbon dan oksigen (Djamal, 2012). Eucalyptol (1,8 sineol) yang terkandung dalam minyak atsiri rimpang lengkuas merupakan senyawa monoterpen teroksigenasi dengan rumus molekul C10H18O (Rialita et al, 2015). Chudiwal et al (2010) menjelaskan senyawa eucalyptol (1,8 sineol) memiliki aktivitas antimikroba dengan spektrum luas. Methyleugenol juga merupakan senyawa monoterpen teroksigenasi yang memiliki aktivitas antimikroba (Williams, 2011). Mekanisme kerja dari monoterpen teroksigenasi adalah membentuk kombinasi dengan protein dari ISSN : 2087-5045
bakteri dan mengacaukan sintesis protein bakteri (Sokovic et al,2007). -pinen yang terkandung pada minyak atsiri rimpang lengkuas merah merupakan golongan monoterpen hidrokarbon yang mempunyai aktivitas antibakteri (Kulkarni et al, 2012). Mekanisme kerja dari monoterpen hidrokarbon adalah mendisintegrasi membran terluar dari bakteri (Basole dan Juliani, 2012). Sokovic et al (2007) menerangkan pinen) memiliki aktivitas antibakteri yang paling rendah dan senyawa monoterpen teroksigenasi (eucalyptol, 4-allylphenyl acetat, geranyl acetat dan methyleugenol) memiliki potensi antibakteri yang paling tinggi.Apabila komponen ini dikombinasikanakan meningkatkan aktivitas antibakteri komponen tersebut (Bassole &Juliani, 2012).
DAFTAR PUSTAKA Bassole, I & Juliani, R. 2012. “Essential oils ini Combination and Their Antimicrobial Properties”. J.Moleculs, 17, 3989-4006. Brooks, Geo F., et al. 2013. Jawetz, Melnick, & Adelberg’s Medical Microbiology. Jakata: EGC. Cappuccino, James G. 2009. Manual Laboratorium Mikrobiologi. Jakarta: EGC Medical Publisher. Dachriyanus. 2004. Analisis struktur senyawa organik secara spektroskopi. Padang: Universitas Andalas Padang. Darwis, Welly., Dewi Chandra., Choirul Muslim., Rochmah Supriati. 2013. “Uji Efektivitas Ekstrak Rimpang Lengkuas Merah(Alpinia purpurata K. Schum) Sebagai Antibakteri Escherichia coli Penyebab Diare”. Konservasi Hayati, 9, 7-12. Depkes RI. 1995. Farmakope Indonesia (Edisi IV). Jakarta: Departemen Kesehatan RI. Djamal, R. 2012. Kimia Bahan Alam: Prinsip-Prinsip Dasar Isolasi Dan 47
SCIENTIA VOL. 7 NO. 1, FEBRUARI 2017
Identifikasi.Padang : Cetakan ketiga Universitas Baiturahman. Guenther, E. 2006. Minyak Atsiri. (Jilid I). Jakarta:Universitas Indonesia.. Hembing, H. M. dan Wijakusuma. 2001. Tumbuhan Berkhasiat Obat Indonesia: Rempah, Rimpang dan Kulkarni, A., Nasreen, J., Seema, N. 2012. “Monitoring of Antimicrobial Effect of GC-MS Standardized Melaleuca alternifolia Oil (Tea Tree Oil) on Multidrug Resistant Uropathogens”. IOSR Journal of Pharmacy and Biological Sciences (IOSRJPBS), 2, 06 - 14. Kurniawati, N. 2010. Sehat dan Cantik Alami Berkat Khasiat Bumbu Dapur. Bandung : PT Maizan Pustaka. Rialita, Tita., Winiati Pudji Rahayu., Lilis Nuraida., Budi Nurtama. 2015. “Aktivitas Antimikroba Minyak Esensial Jahe Merah (Zingiber Officinale Var. Rubrum) Dan Lengkuas Merah (Alpinia Purpurata K. Schum) Terhadap Bakteri Patogen Dan Perusak Pangan”. Agritech, 5, 43-52. Robinson, T. 1995. Kandungan Organik Tumbuhan Tinggi. Edisi VI. Diterjemahkan oleh : Kosasih Padmawinata. Bandung: ITB. Rosari, Alania., Eka Agustia Rini., Masrul. 2013. “Hubungan Diare dengan Status Gizi Balita di Kelurahan Lubuk Buaya Kecamatan Koto Tangah Kota Padang”. Jurnal Kesehatan Andalas, 2, 111-115. Sokovic, M., Marin, P.D., Dejan, B., Leo J., Griensven, V. 2007. “Chemical Composition and Antibacterial Activity of Essential Oils of Ten Aromatic Plants against Human Pathgogenic Bacteria”. J.Food. 1, xWilliam, Charles. 2011. Medicinal Plants In Australia Volume 2 : Gums, Resins, Tannin and Essential Oil. Australia: Dural Delivery Center. Yulinar., Dirayah R. Husain., Asadi Abdullah. 2013. Bioaktivitas Minyak Atsiri Rimpang Lengkuas
ISSN : 2087-5045
Merah (Alpinia purpurata K. Schum) Terhadap Pertumbuhan Bakteri Bacillus cereus dan Pseudomonas aeruginosa. Jakarta : Jurusan Biologi FMIPA Universitas Hasanuddin. Zein, Umar., Khalid Huda Sagala., Josia Ginting. 2004. Diare Akut Disebabkan Bakteri. Medan : Fakultas Kedokteran Divisi Penyakit Tropik dan Infeksi Bagian Ilmu Penyakit Dalam Universitas Sumatera Utara.
48
