OPTIMASI BIOSINTESIS NANOPARTIKEL PERAK OLEH Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus INES MARISYA DWI ANGGRAINI

OPTIMASI BIOSINTESIS NANOPARTIKEL PERAK OLEH Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

INES MARISYA DWI ANGGRAINI

DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

ABSTRAK INES MARISYA DWI ANGGRAINI. Optimasi Biosintesis Nanopartikel Perak oleh Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus. Dibimbing oleh SURYANI dan DIMAS ANDRIANTO. Nanopartikel perak banyak dimanfaatkan di bidang kesehatan dan industri, misalnya sebagai antibakteri, antifungi, antivirus, antiinflamasi, deteksi apoptosis dan terapi kanker. Biosintesis nanopartikel perak dengan menggunakan mikroorganisme mulai dikembangkan karena bersifat ramah lingkungan, non toksik, murah, dan mudah. Kontrol distribusi ukuran partikel selama sintesis merupakan kriteria yang penting dalam biosintesis nanopartikel perak. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan optimasi biosintesis nanopartikel perak dengan variasi waktu inkubasi kultur, suhu reaksi biosintesis nanopartikel perak dan pH. Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus ditumbuhkan pada media Mann Rogose and Sharp cair pada suhu 42 oC dan agitasi 150 rpm dengan variasi waktu inkubasi 12, 24, 36, 48, 60, dan 72 jam. Optimasi suhu reaksi dilakukan dengan menggunakan variasi suhu 28, 40, 50 dan 60 oC. Optimasi pH dilakukan dengan menggunakan variasi pH 4.0, 5.0, 6.0, 7.0 dan 8.0. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa tidak ada pengaruh perbedaan lama inkubasi bakteri terhadap biosintesis nanopartikel perak. Optimasi biosintesis nanopartikel perak diperoleh pada suhu reaksi 60 oC dengan ukuran nanopartikel perak 2.1 nm dan pH 8.0 dengan ukuran nanopartikel perak 8.3 nm.

ABSTRACT INES MARISYA DWI ANGGRAINI. Optimization Biosynthesis of Silver Nanoparticles by Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus. Under Supervision of SURYANI and DIMAS ANDRIANTO. Silver nanoparticles are widely used in medical and industrial fields, such as antibacterial, antifungal, antiviral, anti-inflammatory, detection of apoptosis and cancer therapy. Biosynthesis of silver nanoparticles using microorganisms was develop because it is environmental friendly, clean, non-toxic, inexpensive, and easy. Control particle size during synthesis is an important criterion in the biosynthesis of silver nanoparticles. The aim of this research is to optimize the biosynthesis of silver nanoparticles by various culture incubation time, reaction temperature biosynthesis of silver nanoparticles and pH. Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus grew in medium Mann Rogose and Sharp broth at temperature of 42 oC and agitation at 150 rpm with a variation of incubation time 12, 24, 36, 48, 60, and 72 hours. Optimization of the reaction temperature was used variation of temperature 28, 40, 50, and 60 oC. Optimization of pH was used variation of pH 4.0, 5.0, 6.0,7.0 and 8.0. The result showed that there is no difference in the effect of incubation time of bacteria to biosynthesis of silver nanoparticles. Optimization biosynthesis of silver nanoparticles obtained at reaction temperature of 60 °C with silver nanoparticles size 2.1 nm and pH 8.0 with silver nanoparticles size 8.3 nm.

OPTIMASI BIOSINTESIS NANOPARTIKEL PERAK OLEH Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

INES MARISYA DWI ANGGRAINI

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Biokimia

DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

Judul Skripsi : Optimasi Biosintesis Nanopartikel Perak oleh Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus Nama : Ines Marisya Dwi Anggraini NIM : G84080083

Disetujui Komisi Pembimbing

Dr. Suryani, SP, M.Sc Ketua

Dimas Andrianto, S.Si, M.Si Anggota

Diketahui

Dr. Ir. I Made Artika, M.App.Sc. Ketua Departemen Biokimia

Tanggal Lulus :

PRAKATA Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian dan penulisan karya ilmiah berjudul “Optimasi Biosintesis Nanopartikel Perak oleh Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus”. Penelitian ini dilakukan selama 8 bulan dari bulan Februari sampai September 2012. Tempat penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada pihak yang telah membantu penulis, antara lain kepada Dr. Suryani, M.Sc dan Dimas Andrianto, S.Si, M.Si sebagai pembimbing yang banyak memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam melakukan penelitian ini. Ucapan terimakasih paling besar penulis sampaikan kepada Bapak, Mama, Mas Eko Kurnia Setiawan dan Mbak Leny yang senantiasa memberikan kasih sayang, motivasi dan doanya. Terimakasih juga untuk teman-teman kelompok Program Kreativitas Mahasiswa Laita, Ridho, Rabiatul dan Kak Indra atas bantuan dan kerjasamanya. Tidak lupa juga terimakasih penulis ucapkan kepada Osa, Mbak Loli, Viyar, Ismi, Titi, Nisa, Rian, Anis, Azmi, Yoan, Nur, Aros, Lusi, tim Robithoh 2012, lingkaran Ranger Cantik serta teman-teman lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu atas dukungan semangat dan bantuannya selama ini. Penulis berharap semoga penelitian ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis pribadi maupun masyarakat pada umumnya.

Bogor, Desember 2012

Ines Marisya Dwi Anggraini

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Ambarawa, Jawa Tengah pada tanggal 10 Maret 1990 dari Bapak Muhammad Nasir dan Ibu Tutiek Setyorini. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Tahun 2008 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Selong, Nusa Tenggara Barat dan diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Penulis tercatat sebagai mahasiswa Departemen Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam pada tahun 2008. Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif dalam organisasi keprofesian yaitu CREBs (Community of Research and Education in Biochemistry) dan Lembaga Dakwah Kampus Al Hurriyyah. Penulis melakukan Praktik Lapangan di Laboratorium Rekayasa Genetika dan Biologi Molekuler, Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia Jl. Taman Kencana No 1, Bogor dengan judul “Penentuan Konsentrasi Gula dari Ekstrak dan Hasil Hidrolisis Asam Batang Kelapa Sawit”. Penulis juga pernah mendapat hibah dana bersaing dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi dalam Program Kreativitas Mahasiswa (PKM) untuk kategori Bidang Penelitian pada tahun 2012 dengan judul “Pemanfaatan Nanopartikel Biogenik Perak Lactobacillus sp untuk Dekontaminasi Air Minum Kemasan Isi Ulang”.

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR GAMBAR .........................................................................................

ix

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................

ix

PENDAHULUAN .............................................................................................

1

TINJAUAN PUSTAKA Nanopartikel Perak ................................................................................... Biosintesis Nanopartikel ........................................................................... Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus ............................................ Pertumbuhan Sel Bakteri .......................................................................... Spektrofotometer UV-VIS ........................................................................ Particle Size Analyzer (PSA) ...................................................................

1 2 3 3 4 4

BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan.... ...................................................................................... Metode ......................................................................................................

5 5

HASIL DAN PEMBAHASAN Kurva Pertumbuhan L. delbrueckii subsp. bulgaricus.............................. Hasil Biosintesis Nanopartikel Perak ....................................................... Kondisi Optimum Biosintesis Nanopartikel Perak ..................................

6 7 8

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan .................................................................................................... Saran ..........................................................................................................

9 9

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 10 LAMPIRAN ....................................................................................................... 13

DAFTAR GAMBAR Halaman

1 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus .................................................

3

2 Skema kerja spektrofotometer .......................................................................

4

3 Skema kerja Particle Size Analyzer (PSA) ....................................................

5

4 Kurva pertumbuhan L.delbrueckii subsp. bulgaricus dalam MRS cair dan media MRS pada suhu 42°C dan agitasi 150 rpm .........................................

6

5 Pengaruh variasi suhu terhadap distribusi ukuran nanopartikel perak ..........

9

6 Pengaruh variasi pH terhadap distribusi ukuran nanopartikel perak ............

9

DAFTAR LAMPIRAN Halaman

1 Diagram alir penelitian .................................................................................. 14 2 Hasil analisis spektrofotometer UV-VIS ....................................................... 15 3 Hasil PSA produk biosintesis nanopartikel perak pada suhu 28 oC .............

19

4 Hasil PSA produk biosintesis nanopartikel perak pada suhu 40 oC .............

20


21


22

7 Hasil PSA produk biosintesis nanopartikel perak pada pH 4 .......................

23


24


25


26


27

1

PENDAHULUAN Studi mengenai nanopartikel khususnya nanopartikel logam saat ini sedang berkembang pesat dan mendapat perhatian yang lebih dari para peneliti karena pemanfaatan yang luas dalam menciptakan teknologi baru di bidang kimia, elektronika, kesehatan dan bioteknologi. Nanopartikel adalah partikel dengan ukuran maksimum 100 nm. Nanopartikel perak memiliki banyak aplikasi, misalnya antibakteri (Sintubin et al 2011), antifungi (Vivek et al 2011), antivirus (Elechiguerra et al 2005), antiinflamasi dan deteksi apoptosis (Nadwomi et al 2008) dan terapi kanker (Peer et al 2007). Preparasi nanopartikel perak selama ini dilakukan dengan cara mencampurkan garam perak dengan agen pereduksi dan agen penstabil berupa bahan kimia hingga terbentuk nanopartikel. Bahan-bahan kimia yang digunakan dapat berupa bahan kimia anorganik seperti natrium tetraborohidrat, dan karbon tetraklorida maupun bahan kimia organik seperti benzena. Bahan-bahan kimia yang digunakan bersifat racun dan berbahaya bagi lingkungan (Handayani et al 2010). Oleh karena itu dibutuhkan metode produksi yang lebih ramah lingkungan yaitu dengan metode biologi dengan menggunakan mikroorganisme. Metode ini dapat menjadi alternatif produksi nanopartikel perak yang ramah lingkungan (green synthesis) karena mampu mengurangi dampak negatif penggunaan bahan-bahan kimia yang berbahaya beserta limbahnya. Mikroorganisme yang memiliki kemampuan melakukan sintesis nanopartikel logam berasal dari golongan prokariot maupun eukariot. Prokariot yang memiliki kemampuan tersebut adalah bakteri dan mikroorganisme eukariot yang mampu mensintesis nanopartikel antara lain fungi dan alga. Mikroorganisme dari strain berbeda spesies Lactobacillus dilaporkan memiliki kemampuan untuk mensintesis nanopartikel perak secara intraseluler seperti L. farciminis, L. parabuchneri, L. plantarum, L. fermentum, L. brevis dan L.rhamnosus (Sintubin et al 2009). Bakteri asam laktat diketahui memproduksi eksopolisakarida (EPSs). Eksopolisakarida ini melindungi sel bakteri dari serangan komponen toksik, misalnya ion logam (Aslim et al 2006, Boonaert & Rouxhet 2000). Eksopolisakarida ini terdiri dari unit gula, seperti glukosa, galaktosa, rhamnosa dan manosa dalam rasio yang berbeda (Jolly et al 2002). Gula pereduksi yang terdapat pada sel

bakteri dapat berfungsi sebagai donor elektron pada proses reduksi ion Ag+ menjadi bentuk logam Ago (Lin et al 2005). Lactobacillus juga dilaporkan dapat melakukan sintesis nanopartikel perak secara ekstraseluler, yaitu L. delbrueckii. L. delbrueckii menghasilkan protein (enzim) secara ekstraseluler yang berperan sebagai agen pereduksi pada proses reduksi ion Ag+ menjadi Ago (Saravanan et al 2011). Kontrol ukuran selama sintesis partikel merupakan kriteria yang penting dalam biosintesis nanopartikel perak. Ukuran dari nanopartikel perak dapat dikontrol dengan mengoptimasi kondisi reaksi. Gurunathan et al (2009) melaporkan pengaruh kondisi reaksi (suhu, pH dan konsentrasi AgNO3) pada laju sintesis dan ukuran nanopartikel perak. Sampai saat ini belum ada laporan mengenai pengaruh variasi parameter reaksi terhadap distribusi ukuran partikel hasil biosintesis nanopartikel perak menggunakan supernatan L. delbrueckii. Oleh karena itu optimasi biosintesis nanopartikel perak dengan bantuan bakteri L. delbrueckii perlu dilakukan. Penelitian ini bertujuan menghasilkan produk biosintesis ekstraseluler nanopartikel perak menggunakan supernatan kultur dari L. delbrueckii subsp.bulgaricus dengan optimasi waktu inkubasi L. delbrueckii subsp.bulgaricus, suhu. dan pH Hipotesis penelitian ini adalah waktu inkubasi L. delbrueckii, suhu dan pH memiliki pengaruh terhadap hasil biosintesis nanopartikel perak oleh L. delbrueckii subsp.bulgaricus. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai biosintesis nanopartikel perak pada kondisi optimum dengan bantuan Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus sehingga dapat digunakan untuk berbagai aplikasi di bidang kesehatan dan industri.

TINJAUAN PUSTAKA Nanopartikel Perak Perak (Ag) adalah logam yang memiliki nomor atom 47, mempunyai permukaan yang mengkilat, mempunyai konduktivitas listrik dan konduktivitas termal yang tinggi. Perak dan komponennya memiliki aplikasi yang luas pada abad ke 20 meliputi kunduktor listrik, katalisis, fotografi, alat-alat elektronik, sistem filtrasi air minum, produk kesehatan dan alatalat medis. Sejak larutan komponen perak diketahui bersifat toksik terhadap beberapa bakteri, virus, alga dan fungi, telah muncul

2

berbagai aplikasi berdasarkan efek germisida yang kuat dari komponen perak (El Badawy et al 2010). Kemunculan era nanopartikel menyebabkan perak dipercaya bisa diproduksi pada skala nano (Vaidyanathan et al 2009). Nanopartikel perak adalah partikel halus logam perak yang memiliki setidaknya satu dimensi kurang dari 100 nm. Kemampuan perak untuk mengendalikan bakteri, fungi dan virus meningkat setelah berukuran nano. Hal ini karena nanopartikel perak memiliki permukaan yang luas, sehingga meningkatkan kontak dengan bakteri, fungi dan virus. Saat nanopartikel perak kontak dengan bakteri dan fungi, akan memberikan efek negatif terhadap metabolisme selular, sistem transpor elektron, dan transpor substrat pada membran sel mikroba (El Badawy et al 2010). Cara kerja nanopartikel perak sebagai antimikroba antara lain nanopartikel perak melepaskan ion perak yang akan berikatan dengan gugus thiol protein dan mengganggu replikasi DNA. Nanopartikel perak juga menghasilkan radikal bebas berupa spesies oksigen reaktif (ROS) yang akan merusak membran sel mikroba. Kontak fisik langsung antara nanopartikel dengan mikroba akan menyebabkan kerusakan dinding sel mikroba (Sintubin et al 2011). Biosintesis Nanopartikel Nanopartikel logam dapat diperoleh dengan beberapa cara, baik melalui proses kimia, fisika atau biologi. Sintesis secara biologi (biosintesis) dipertimbangkan sebagai metode yang baik dalam membuat nanopartikel, dibandingkan dengan metode sintesis secara kimia dan fisika. Hal ini karena sintesis dengan metode biologi prosesnya nontoksik, murah, ramah lingkungan, energi yang digunakan lebih sedikit dan memiliki nilai produksi yang tinggi. Produksi nanopartikel dalam skala besar dengan menggunakan metode kimia dan fisika biasanya menghasilkan partikel yang lebih besar dalam ukuran mikrometer (Klaus et al 1999). Sintesis dengan metode fisika memerlukan suhu tinggi dan metode kimia membutuhkan tekanan yang tinggi. Hal tersebut menandakan metode sintesis nanopartikel secara fisika dan kimia memerlukan kondisi yang lebih sulit dibandingkan dengan biosintesis nanopartikel (Moghaddam 2010). Biosintesis nanopartikel merupakan pengembangan teknologi baru dengan menghasilkan nanopartikel logam dari sel

mikroba serta melibatkan reaksi enzimatis. Biosintesis nanopartikel berlangsung dalam mekanisme khusus yang bervariasi, meliputi sistem efluksi, reaksi oksidasi-reduksi, bioabsorpsi, bioakumulasi, presipitasi logam, dan sistem transport spesifik logam. Salah satu mekanisme untuk membuat nanopartikel logam adalah dengan menggunakan enzim spesifik yang dapat mereduksi, seperti NADH reduktase (Moghaddam 2010). Biosintesis nanopartikel berdasarkan enzim pereduksi yang dihasilkan oleh mikroba diklasifikasikan menjadi biosintesis intraseluler dan biosintesis ekstraseluler. Biosintesis secara intraseluler merupakan sintesis yang berlangsung di dalam sel. Nanopartikel yang disintesis dengan metode ini harus dipisahkan dari sel dengan metode tertentu, misalnya dengan ultrasonikasi (Kalimuthu et al 2008). Pada biosintesis ekstraseluler reagen biologi yang dibutuhkan untuk bioreduksi berada dalam bentuk biolikuid. Beberapa pilihan dapat digunakan untuk mempersiapkan kultur menjadi cairan matriks, yaitu supernatan kultur yang disiapkan dari hasil sentrifugasi kultur mikroba setelah ditumbuhkan (Saravanan et al 2011), supernatan steril yang diperoleh dari sterilisasi supernatan dengan filter (Husseiny et al 2007), air yang mengandung biomassa sel (Duran et al 2005), dan air yang mengandung biomassa selama satu hari (Ahmad et al 2003). Biosintesis secara ekstraselular memiliki dua keuntungan dibandingkan dengan biosintesis intraseluler. Pertama, biosintesis ekstraseluler tidak memerlukan langkah tambahan untuk mengeluarkan nanopartikel dari dalam sel seperti pada metode biosintesis intraseluler. Kedua, biosintesis ekstraseluler lebih murah dan prosesnya lebih mudah (Moghaddam 2010). Kondisi reaksi dapat dioptimasi dengan mengubah faktor eksperimental, seperti pH, waktu inkubasi, keberadaan sumber cahaya, suhu, dan komposisi medium kultur. Optimasi ini akan mengubah komposisi kimia, bentuk dan ukuran, dan monodispersi partikel hasil sintesis (Moghaddam 2010). Mikroorganisme yang memiliki kemampuan mensintesis nanopartikel logam berasal dari golongan prokariot maupun eukariot. Prokariot yang memiliki kemampuan itu adalah bakteri dan mikroorganisme eukariot yang mampu mensintesis nanopartikel antara lain fungi dan alga. Bakteri dari golongan Lactobacillus memiliki

3

kemampuan untuk membentuk nanopartikel perak. Strain berbeda dari spesies Lactobacillus seperti L. farciminis, L. parabuchneri, L. plantarum, L. fermentum, L. brevis dan L. Rhamnosus dan L. delbrueckii digunakan untuk produksi nanopartikel perak secara cepat dan efisien (Sintubin et al 2009, Saravanan et al 2011). Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus Bakteri adalah protista yang bersifat prokariotik yang khas, bersel tunggal (uniseluler) dan tidak mengandung struktur yang terbatasi membran di dalam sitoplasma. Sel-selnya secara khas berbentuk bola (kokus), batang (bacilus), atau spiral (spirilium). Spesies bakteri tertentu menunjukkan adanya pola penataan sel seperti tunggal, berpasangan, gerombol, rantai atau filamen. Diameternya sekitar 0.5-1.0 µm dan panjangnya 1.5-2.6 µm. Reproduksi bakteri terutama terjadi melalui pembelahan biner sederhana atau dengan membentuk sel khusus yang disebut spora (Pelczar & Chan 2005). L. delbrueckii subspesies bulgaricus (Gambar 1) termasuk ke dalam golongan bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat adalah bakteri Gram positif, berbentuk batang, tidak motil dan tidak membentuk spora. Kelompok bakteri ini mampu memfermentasi karbohidrat untuk menghasilkan asam laktat sebagai produk utama atau asam laktat dengan produk samping lainnya, seperti asam asetat, etanol, karbondioksida, dan asam format. Bakteri asam laktat dikelompokkan ke dalam beberapa genus antara lain Streptococcus (termasuk Lactococcus), Pediococcus, dan Lactobacillus. L. delbrueckii masuk ke dalam filum Firmicutes, kelas Bacilli, ordo Lactobacillales, keluarga Lactobacillaceae, genus Lactobacillus, spesies L. delbrueckii. L. delbrueckii terdiri dari empat subspesies, yaitu delbrueckii, bulgaricus, indicus dan lactis. Seperti bakteri asam laktat lainnya Lactobacillus delbrueckii toleran asam, katalase negatif dan metabolismenya secara fermentasi dengan asam laktat sebagai produk akhir metabolisme utama (Felis & Dellaglio 2007). L. delbrueckii subspesies bulgaricus pertama kali ditemukan oleh Stamen Grigoroy seorang doktor yang berasal dari Bulgaria pada tahun 1905. Bakteri ini termasuk bakteri yang bersifat non patogen. Bakteri ini tumbuh optimum pada suhu 42-45oC. Bakteri ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif dan Gram negatif dengan

menghasilkan senyawa bakteriocin yang bersifat bakterisidal dan menurunkan pH media (Laverenz et al. 2006, Cabo et al. 2002). L. delbrueckii subspesies bulgaricus secara luas digunakan pada industri susu sebagai starter untuk yogurt, susu fermentasi dan produksi keju italia (Serror et al 2002).

Gambar 1 Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (Geciova et al. 2002) Pemanfaatan bakteri untuk biosintesis nanopartikel logam sedang berkembang. Saravanan et al (2011) melaporkan L. delbrueckii dapat melakukan sintesis nanopartikel perak secara ekstraseluler. L. delbrueckii menghasilkan protein (enzim) secara ekstraseluler yang dilepaskan dalam medium pertumbuhannya setelah diinkubasi selama 24 jam. Protein (enzim) ini berperan sebagai agen pereduksi ion Ag+ menjadi bentuk Ago dan membentuk lapisan yang membungkus serta menstabilkan dan mencegah aglomerasi nanopartikel perak. Pertumbuhan Sel Bakteri Pertumbuhan dalam mikrobiologi dapat didefinisikan sebagai pertambahan jumlah atau volume serta ukuran sel. Pada organisme prokariot seperti bakteri, pertumbuhan merupakan pertambahan volume dan ukuran sel dan juga sebagai pertambahan jumlah sel. Pertumbuhan sel bakteri biasanya mengikuti suatu pola pertumbuhan tertentu berupa kurva pertumbuhan sigmoid (Pelczar & Chan 2005). Kurva pertumbuhan diperoleh dengan mengukur kekeruhan media pertumbuhan bakteri dalam waktu tertentu. Bakteri mengalami pertumbuhan dalam 4 fase, yaitu fase lamban (lag) dimana pada fase ini tidak ada pertambahan populasi, sel mengalami perubahan dalam komposisis kimiawi dan bertambah ukurannya. Fase logaritma atau eksponensial menunjukkan sel membelah dengan laju yang konstan, massa menjadi dua kali lipat dengan laju yang sama, aktivitas metabolik konstan dan keadaan pertumbuhan seimbang. Pada fase selanjutnya yaitu fase

4

stasioner terjadi penumpukan produk beracun, sel kehabisan nutrien dan jumlah sel yang hidup tetap. Fase penurunan atau kematian dicirikan dengan sel menjadi mati lebih cepat daripada terbentuknya sel-sel baru. (Pelczar & Chan 2005). Pembuatan kurva pertumbuhan dapat memberikan informasi waktu mikroba mulai mengeluarkan enzimenzim ekstraseluler yang berperan dalam proses sintesis nanopartikel perak. Purwoko (2007) mengatakan pada fase statisioner biasanya sel melakukan adaptasi terhadap kondisi yang kurang menguntungkan. Adaptasi ini dapat menghasilkan senyawa yang diinginkan manusia, misalnya antibiotik, antioksidan dan enzim secara ekstraseluler. Spektrofotometer UV-VIS Spektrofotometer UV-VIS merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk mengukur penyerapan suatu senyawa (absorbansi = A) pada panjang gelombang (λ) cahaya ultraviolet (UV) dan sinar tampak (Visible). Spektrofotometer UV-VIS dapat digunakan untuk aplikasi analisis kuantitatif karena relatif menghasilkan spektrum yang cukup baik dan tepat. Analisis ini dapat diterapkan pada senyawa organik dan anorganik. Pada analisis kuantitatif menggunakan spektrofotometer UV-VIS, dibutuhkan panjang gelombang maksimum (λmaks). Pada λmaks respon sinyal berada pada kondisi yang maksimum sehingga akan memberikan sensitivitas yang baik serta limit deteksi yang rendah dan mengurangi kesalahan dalam pengukuran. Pada λmaks, senyawa akan menunjukkan perbedaan nilai absorbansi yang tinggi pada setiap perbedaan panjang gelombang yang sedikit (Harvey 2000). Berdasarkan cara kerjanya, spektrofotometer dibedakan menjadi dua, yaitu spektrofotometer sinar tunggal (single beam) dan spektrofotometer sinar ganda (double beam). Keduanya digunakan dalam penyerapan sinar cahaya pada daerah ultraviolet dan sinar tampak. Pada instrumen spektrofotometer sinar tunggal (Gambar 2), sinar radiasi dari sumber cahaya langsung diteruskan sedangkan pada instrumen spektrofotometer sinar ganda, cahaya dibagi menjadi dua bagian yang masing-masing dilewatkan pada sel berisi larutan blanko dan contoh. Pada spektrofotometer sinar ganda, intensitas sinar yang diteruskan contoh akan dikoreksi langsung berdasarkan intensitas sinar yang diteruskan oleh blanko (Harvey 2000).

monokromator

Detektor Sampel Pintu keluar pendispersi

Sumber

Pintu masuk

Gambar 2 Skema kerja spektofotometer (Hamdani 2011) Particle Size Analyzer (PSA) Partikel adalah benda tiga dimensi yang tiga parameternya (panjang, lebar dan tinggi) dibutuhkan untuk memberikan keterangan mengenai ukuran partikel. Oleh karena itu tidak mungkin menggambarkan partikel menggunakan bilangan tunggal sebagai ukuran partikel. Kebanyakan teknik penentuan ukuran mengasumsikan bahwa bahan yang diukur adalah bulat, karena bola adalah satusatunya bentuk yang bisa digambarkan oleh bilangan tunggal (diameter). Banyak teknik yang telah dirancang untuk menentukan distribusi ukuran partikel, tetapi seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan yang lebih mengarah ke era nanoteknologi, para peneliti mulai menggunakan metode difraksi laser (LAS) (Kippax 2011). Salah satu alat yang menggunakan metode difraksi laser adalah particle size analyzer (PSA). Prinsip pengukuran partikel dengan difraksi laser yaitu partikel yang melewati sinar laser akan menghamburkan cahaya pada sudut yang sesuai dengan ukurannya. Semakin berkurang ukuran partikel, sudut hamburan semakin meningkat. Sistem kerja difraksi laser terdiri atas laser sebagai sumber cahaya, serangkaian detektor untuk mengukur pola cahaya yang dihasilkan melalui berbagai sudut, dan sistem sampel untuk memastikan material melewati sinar laser (Gambar 3) (Kippax 2011). Hasil pengukuran dengan PSA lebih akurat dibandingkan dengan pengukuran dengan alat lain seperti Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM), terutama untuk sampel-sampel yang berukuran nanometer (nanopartikel) dan submikron yang biasanya memiliki kecenderungan aglomerasi yang

5

tinggi. Hal ini karena partikel didispersikan ke dalam media, sehingga partikel tidak saling beraglomerasi (menggumpal). Oleh karena hal tersebut ukuran partikel yang terukur adalah ukuran dari partikel tunggal (single particle) (Farichah 2011). Sistem deteksi sudut

Sumber cahaya

Detektor

Lensa fokus

Sampel

Gambar 3 Skema kerja PSA

BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah isolat Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus yang berasal dari koleksi kultur laboratorium Mikrobiologi, LIPI Cibinong, yang merupakan isolat lokal. Bahan lainnya yang digunakan adalah media MRS cair (Mann Rogose and Sharpe broth) yang terdiri atas glukosa 20 g/L, beef extract 8 g/L, ekstrak khamir 4 g/L, pepton 10 g/L, Naasetat 5 g/L, dipotasium fosfat 2 g/L, magnesium sulfat 0.2 g/L, mangan sulfat 0.05 g /L dan Tween 80 1 g/L. Bahan-bahan lainnya adalah AgNO3, NaOH, HCl, dan akuades. Alat-alat yang digunakan pada penelitian adalah autoklaf, sentrifus, pH-meter, neraca analitik, jarum ose, pipet mikro, pipet Mohr, gelas ukur, sudip, batang pengaduk, laminar air flow, waterbath shaker incubator, oven, penangas Bunsen, tabung Eppendorf, labu Erlenmeyer, dan gelas piala. Selain itu, instrumen seperti Spektrofotometer UV-Vis dan Partikel Size Analyzer (PSA) digunakan untuk karakterisasi nanopartikel perak. Metode Penelitian Pembuatan Kurva Pertumbuhan L. delbrueckii subsp. bulgaricus (Aulana 2005) Pada penelitian ini, tahapan awal untuk penentuan kurva pertumbuhan bakteri adalah

peremajaan bakteri. Isolat stok Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus sebanyak 1% atau 250 µL diinokulasikan pada 25 mL media MRS cair yang telah disterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit. Inokulum selanjutnya diinkubasi ke dalam waterbath shaker pada suhu 42 oC dan agitasi 150 rpm selama 48 jam. Sebanyak 1% atau 100 µL inokulum bakteri hasil peremajaan ditambahkan pada tabung reaksi yang berisi 10 mL media MRS cair yang telah disterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121 oC selama 15 menit. Kemudian, tabung reaksi tersebut diinkubasi ke dalam waterbath shaker dengan suhu 42 oC dan agitasi sebesar 150 rpm. Kultur bakteri tersebut kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 620 nm dan interval waktu tertentu, yaitu jam ke-0, 2, 4, 8, 16, 32, 48, dan 64 jam. Sintesis Nanopartikel Perak (modifikasi Saravanan et al 2011) Isolat Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus yang sudah diremajakan sebanyak 1% diinokulasikan ke dalam labu Erlenmeyer yang berisi media MRS cair. Inokulum selanjutnya diinkubasi pada waterbath shaker pada suhu 42 oC dan agitasi 150 rpm dengan variasi waktu inkubasi dari jam ke-12, 24, 36, 48, 60, dan 72 jam. Setelah inkubasi filtrat sel diperoleh dengan cara disentrifugasi pada 8000 rpm selama sepuluh menit tanpa disterilisasi. Botol yang berisi 100 mL supernatan kultur dicampur dengan 1 mM AgNO3 (0.017 g/100 mL) kemudian diinkubasi pada ruang gelap selama 30 menit. Pembentukan nanopartikel perak diamati dengan analisis spektrofotometri UV-Vis. Spektrum absorbansi diamati pada jangkauan panjang gelombang 200-800 nm dengan menggunakan kuvet kuarsa. Optimasi Biosintesis Nanopartikel Perak Faktor eksperimental yang dioptimasi pada penelitian ini meliputi suhu dan pH untuk melihat pengaruhnya terhadap distribusi ukuran nanopartikel. a. Optimasi Suhu Reaksi Optimasi suhu untuk maksimum sintesis nanopartikel dan distribusi ukuran partikel ditentukan dengan cara mencampurkan 1 mM AgNO3 ke dalam supernatan kultur 24 jam dan diinkubasi pada variasi suhu 28, 40, 50 dan 60oC selama 30 menit. Selanjutnya ukuran nanopartikel perak yang terbentuk diukur

6

dengan menggunakan Partikel Size Analyzer (PSA).

HASIL DAN PEMBAHASAN Kurva Pertumbuhan L. delbrueckii subsp. bulgaricus Pembuatan kurva pertumbuhan bertujuan untuk mengetahui pola pertumbuhan isolat bakteri Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus sesuai dengan fase-fase pertumbuhan. Kurva pertumbuhan dibuat untuk menentukan fase optimum pertumbuhan bakteri dan menentukan waktu saat bakteri mulai mengeluarkan enzim-enzim ekstraseluler yang akan menjadi agen bioreduksi pada biosintesis nanopartikel perak. Kurva pertumbuhan L. delbrueckii subsp. bulgaricus dibuat dengan menghubungkan kerapatan optikal (OD) pada berbagai interval waktu pengamatan. Kerapatan optikal (OD) ditentukan berdasarkan kekeruhan media yang diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 620 nm. Cahaya yang diserap media berbanding lurus dengan pertumbuhan sel bakteri, sehingga semakin tinggi pertumbuhan sel nilai absorban yang diperoleh akan semakin besar. Kurva pertumbuhan L. delbrueckii subsp. bulgaricus dibuat dengan pengamatan pada waktu 2n, yaitu waktu ke-0, 2, 4, 8, 16, 32, 48, dan 64 jam. Isolat bakteri ditumbuhkan dalam media MRS cair dan diinkubasi pada suhu 42 oC dan agitasi 150 rpm. Berdasarkan kurva pertumbuhan diperoleh tiga fase pertumbuhan bakteri L. delbrueckii subsp. bulgaricus, yaitu fase lag, eksponensial dan stasioner (Gambar 4).

b. Optimasi pH Optimasi pH untuk maksimum sintesis nanopartikel dan distribusi ukuran partikel ditentukan dengan cara mencampurkan 1 mM AgNO3 ke dalam supernatan kultur 24 jam dengan variasi pH 4.0, 5.0, 6.0 ,7.0 dan 8.0 kemudian diinkubasi pada suhu 28 oC selama 30 menit. Kondisi pH supernatan kultur disesuaikan menggunakan 1 M HCl dan 1 M NaOH. Selanjutnya ukuran nanopartikel perak yang terbentuk diukur dengan menggunakan Partikel Size Analyzer (PSA). Analisis Spektrofotometri UV-Vis (Saravanan et al 2011) Instrumen spektrofotometer UV Vis distandarisasi dengan menggunakan blanko. Blanko yang digunakan adalah supernatan kultur yang tidak ditambahkan AgNO3. Larutan yang mengandung nanopartikel perak dimasukkan ke dalam kuvet kuarsa kemudian dilakukan pengukuran pada panjang gelombang 200-800 nm. Analisis Particle Size Analyzer (PSA) (Kim et al 2006) Sebelum analisis distribusi ukuran nanopartikel perak dengan menggunakan PSA terlebih dahulu diukur indeks refraksi dan viskositas supernatan kultur yang tidak ditambahkan AgNO3. Larutan yang mengandung nanopartikel perak dimasukkan ke dalam kuvet kemudian dianalisis dengan instrumen PSA.

2

Fase Stasioner

1.8 1.6 Kerapatan optik

1.4 1.2 1

Fase Eksponensial

0.8 0.6 0.4 0.2

Fase Lag

0 0

10

20

30

40

50

60

70

Waktu (jam)

Gambar 4 Kurva pertumbuhan L. delbrueckii subsp. bulgaricus dalam media MRS cair pada suhu 42 °C dan agitasi 150 rpm.

7

Hasil pengamatan menunjukan bahwa pada jam ke-2 sampai jam ke-4 bakteri berada dalam fase lag. Pada fase lag terjadi peningkatan ukuran sel, mulai pada waktu sel belum atau sedikit mengalami pembelahan. Fase lag merupakan periode penyesuaian sel bakteri terhadap lingkungannya sehingga tidak ada pertambahan populasi. Fase eksponensial terjadi pada jam ke-4 sampai ke16 ditandai dengan peningkatan OD yang sangat pesat. Fase eksponensial merupakan fase perbanyakan jumlah sel yang sangat banyak dan aktivitas sel meningkat. Pertumbuhan sel bakteri mengalami fase statisioner pada jam ke-16 sampai jam ke-64. Pada fase ini fungsi sel masih berlangsung seperti metabolisme energi dan proses biosintesis. Sel mulai kehabisan nutrien dan mulai melepaskan produk metabolit sekunder. Pembuatan kurva pertumbuhan ini sangat penting untuk menentukan waktu optimum pertumbuhan Lactobacillus delbrueckii sehingga dapat digunakan untuk proses biosintesis nanopartikel. Penelitian tentang biosintesis nanopartikel yang telah dilakukan sebelumnya menggunakan mikroba yang sudah berada dalam fase stasioner (Kalimuthu et al 2008, Gurunathan et al 2009). Berdasarkan kurva pertumbuhan Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus berada pada fase stasioner pada jam ke 16 sampai jam ke 64. Pada fase stasioner mikroba melakukan adaptasi terhadap kondisi yang kurang menguntungkan yang merangsang produksi metabolit sekunder seperti antibiotik, antioksidan dan enzim secara ekstraseluler (Purwoko 2007). Duran et al (2005) mengatakan enzim ekstraseluler berperan menjadi agen pereduksi ion Ag+ menjadi Ago melalui reaksi enzimatis pada biosintesis nanopartikel perak dengan menggunakan Fusarium oxysporum. Penelitian yang dilakukan oleh Kalimuthu et al (2008) dan Gurunathan et al (2009) menunjukkan biosintesis nanopartikel maksimum terjadi pada fase stasioner dibandingkan dengan fase-fase pertumbuhan yang lain. Hasil Biosintesis Nanopartikel Perak Biosintesis nanopartikel perak secara umum memiliki beberapa tahap, yaitu penyiapan medium yang mengandung ion logam, kemudian mikroorganisme yang telah dipilih diinokulasikan pada medium yang mengandung ion logam untuk bioreduksi nanopartikel. Selama fase yang berbeda dari pertumbuhan mikroba, proses reduksi logam

dapat terjadi dengan bahan bioreduksi intraseluler atau ekstraseluler (Moghaddam 2010). Biosintesis nanopartikel perak pada penelitian ini dilakukan secara ekstraseluler menggunakan supernatan kultur bakteri Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Berdasarkan penelitian sebelumnya Lactobacillus delbrueckii melepaskan bahan biologis berupa protein (enzim) ke dalam media pertumbuhannya yang memiliki kemampuan mereduksi ion Ag+ dan membentuk lapisan yang membungkus serta menstabilkan nanopartikel perak (Saravanan et al 2011). L. delbrueckii subsp. bulgaricus ditumbuhkan dalam media MRS cair dan diinkubasi pada suhu 42 oC dan agitasi 150 rpm dengan variasi waktu inkubasi mulai dari 12 jam, 24 jam, 36 jam, 48 jam, 60 jam, dan 72 jam. Pemilihan waktu variasi inkubasi tersebut bertujuan untuk membandingkan biosintesis nanopartikel perak pada fase pertumbuhan L. delbrueckii yang berbeda, yaitu pada fase eksponensial, fase awal stasioner dan fase akhir stasioner. Setelah inkubasi selesai supernatan kultur diperoleh dengan cara disentrifugasi pada 8000 rpm selama sepuluh menit. Sebanyak 100 mL supernatan kultur dicampur dengan 1 mM AgNO3 (0.017 g/100 mL). Pembentukan dan stabilitas nanopartikel perak dalam larutan koloid diamati dengan menggunakan analisis spektrofotometri UVVis. Spektrum absorbansi diamati pada jangkauan panjang gelombang 200-800 nm. Indikasi terbentuknya nanopartikel perak adalah terbentuknya puncak absorbsi di kisaran panjang gelombang 370-500 nm (Handayani 2010). Berdasarkan analisis spektrofotometri UV-Vis diperoleh puncak absorbsi di daerah sekitar 378 nm untuk semua variasi waktu inkubasi (Tabel 1). Hasil tersebut sesuai dengan daerah absorbansi nanopartikel perak yang mengindikasikan terbentuknya nanopartikel perak. Berdasarkan hasil analisis spektrofotemetri UV-Vis tidak terdapat perbedaan daerah puncak absorbsi yang diperoleh antara sintesis nanopartikel perak dengan menggunakan berbagai variasi waktu inkubasi. Analisis selanjutnya dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi faktor-faktor yang mempengaruhi biosintesis nanopartikel terhadap distribusi ukuran nanopartikel perak dengan menggunakan supernatan kultur yang yang diinkubasi selama 24 jam, yaitu saat sel sudah memasuki fase stasioner berdasarkan

8

kurva pertumbuhan yang diperoleh. Penelitian yang dilakukan Saravanan et al (2011) memperlihatkan pada supernatan kultur Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus yang ditumbuhkan pada jam ke-24 telah terdapat keberadaan protein yang ditunjukkan oleh spektrum FTIR. Spektrum FTIR dalam penelitian tersebut mengindikasikan adanya protein yang dilepaskan oleh Lactobacillus delbrueckii ke dalam media pertumbuhannya. Todorov dan Dicks (2007) juga menyebutkan bahwa waktu inkubasi optimum Lactobacillus pentosus ST712BZ dalam menghasilkan bakteriocin yang merupakan metabolit sekunder setelah diinkubasi selama 24 jam dengan menggunakan media pertumbuhan yang ditambahkan 20-40 g/L glukosa. Tabel 1 Hasil analisis serapan UV-Vis Sampel Panjang gelombang (nm) 12 jam 378 24 jam 378 36 jam 378 48 jam 378 60 jam 378 72 jam 378 Kondisi Optimum Biosintesis Nanopartikel Perak Kontrol distribusi ukuran selama sintesis partikel merupakan kriteria yang penting dalam biosintesis nanopartikel perak. Kondisi reaksi dapat dioptimasi dengan mengubah faktor eksperimental, seperti pH, waktu inkubasi reaksi, keberadaan sumber cahaya, suhu reaksi, dan komposisi medium kultur. Optimasi ini akan mengubah komposisi kimia, bentuk dan ukuran, dan monodispersi partikel hasil sintesis (Moghaddam 2010). Faktor eksperimental yang dioptimasi pada penelitian ini meliputi suhu reaksi dan pH untuk melihat pengaruhnya terhadap distribusi ukuran nanopartikel. Variasi suhu reaksi yang digunakan adalah suhu 28, 40, 50 dan 60 °C. Variasi pH yang digunakan adalah pH 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, dan 8.0. Supernatan yang digunakan adalah supernatan kultur bakteri yang diinkubasi 24 jam pada suhu 42 °C dan agitasi 150 rpm. Analisis pengaruh variasi suhu dan pH terhadap distribusi ukuran nanopartikel dilakukan dengan menggunakan PSA. Sampel yang diukur dengan menggunakan PSA berada dalam bentuk emulsi atau larutan. Hasil pengukuran dengan PSA lebih akurat dibandingkan dengan pengukuran dengan alat lain, seperti Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron

Microscopy (TEM), karena partikel didispersikan ke dalam media, sehingga partikel tidak saling beraglomerasi (menggumpal). Oleh karena hal tersebut ukuran partikel yang terukur adalah ukuran dari partikel tunggal (single particle) (Farichah 2011). Pengukuran PSA pada penelitian ini menggunakan dasar distribusi jumlah. Berdasarkan distribusi jumlah dapat diketahui ukuran rata-rata partikel, grafik, dan Polydispersity Index (PI). PI merupakan ukuran lebarnya distribusi ukuran partikel. Nilai PI lebih kecil dari 0.3 menunjukkan bahwa ukuran partikel memiliki distribusi sempit, dan nilai PI lebih besar dari 0.3 menunjukkan distribusi yang lebar (Yen et al 2008). Hal ini berarti ukuran partikel dikatakan seragam jika memiliki PI di bawah 0.3. Suhu Optimum Hasil pengukuran dengan menggunakan PSA menunjukkan ukuran dari nanopartikel mengalami penurunan yaitu berukuran 27.6 nm dengan nilai PI sebesar 1.093 pada suhu 28 oC menjadi 23.6 nm dengan nilai PI sebesar 1.821 pada suhu 40 oC. Ukuran nanopartikel mengalami peningkatan menjadi 39.0 nm dengan nilai PI sebesar 1.879 pada suhu 50 oC karena adanya pengotor berupa endapan yang terdapat pada dasar larutan nanopartikel perak yang terbawa pada saat pengukuran sehingga menyebabkan hasil pengukuran menjadi lebih besar. Selain itu adanya pengotor juga mempengaruhi nilai PI produk biosintesis nanopartikel perak pada suhu reaksi 28, 40 dan 50 oC, yaitu dengan nilai PI di atas 0.3 yang menunjukkan ukuran nanopartikel yang diperoleh tidak seragam. Hal ini disebabkan tidak dilakukan proses pemurnian untuk memisahkan endapan dengan larutan nanopartikel perak sebelum dilakukan analisis dengan menggunakan PSA. Ukuran terkecil nanoperak diperoleh pada suhu 60 oC, yaitu sebesar 2.1 nm dengan nilai PI 0.165 (Gambar 5). Suhu reaksi yang tinggi mencegah terjadinya agregasi dan menurunkan ukuran dari nanopartikel perak yang tebentuk. Hal ini terlihat pada produk biosintesis nanopartikel yang diinkubasi pada suhu tertinggi, yaitu pada suhu 60 oC produk yang diperoleh memiliki ukuran terkecil dan memiliki nilai PI di bawah 0.3 yang menunjukkan ukuran nanopartikel yang diperoleh seragam dibandingkan dengan produk nanopartikel perak yang diinkubasi pada suhu dibawahnya.

9

Hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Gurunathan et al (2009) dengan menggunakan supernatan kultur E. coli memperlihatkan bahwa ukuran nanopartikel berkurang seiring dengan peningkatan suhu reaksi sampai dengan maksimum pada suhu 60 oC. Ekstrak daun Polyalthia longifolia menunjukkan bahwa peningkatan suhu reaksi meningkatkan konversi serta tingkat sintesis nanopartikel perak dan rata-rata ukuran partikel menurun dari 50 nm pada 25 oC menjadi 35 nm pada 60 o C (Kaviya et al 2011). Penurunan ukuran nanopartikel perak disebabkan karena seiring dengan meningkatnya suhu reaksi, laju reaksi juga meningkat, menyebabkan sebagian besar ion perak digunakan dalam pembentukan inti nanopartikel perak dan menghentikan proses reduksi sekunder di permukaan pra pembentukan inti nanopartikel perak. Peningkatan suhu reaksi juga mengurangi agregasi nanopartikel sehingga ukuran naopartikel berkurang (Gurunathan et al 2009).

40 35

25

30 25 20 15 10 5 0 0

50

100

Suhu (oC)

Ukuran nanopartikel (nm)

Ukuran nanopartikel (nm)

45

nanopartikel terkecil diperoleh adalah 8.3 nm dengan nilai PI sebesar 0.343 pada pH 8.0 (Gambar 6). Hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Gurunathan et al (2009) menggunakan supernatan kultur E. coli memperlihatkan bahwa ukuran nanopartikel berkurang seiring dengan peningkatan pH dari pH 5 sampai maksimum ukuran nanopartikel terkecil diperoleh pada pH 10. Sintesis nanopartikel emas oleh bakteri mesofilik Shewanella algae pada pH 7, nanopartikel berukuran 10-20 nm disintesis didalam ruang periplasmik S. algae. Ketika pH larutan diturunkan menjadi 1, nanopartikel emas berukuran 50-500 nm diendapkan di luar sel (Yashuiro 2006). Penambahan ion alkali diperlukan untuk melakukan reaksi reduksi ion-ion logam. Tanpa adanya ion hidroksida, waktu yang dibutuhkan untuk mereduksi ion Ag+ menjadi lebih lama, menunjukkan OH- dibutuhkan untuk reaksi reduksi. Hal ini terutama karena daya mereduksi protein yang terlibat sebagai agen pereduksi, mengalami peningkatan secara signifikan dalam kondisi basa. Penambahan atau pengurangan alkalinitas dapat menyebabkan agregasi atau distorsi partikel Ag (Gurunathan et al 2009).

20 15 10 5 0

Gambar 5 Pengaruh variasi suhu terhadap distribusi ukuran nanopartikel perak pH Optimum Umumnya reduksi ion logam sensitif terhadap pH larutan karena dapat mempengaruhi morfologi produk. Pada penelitian ini konsentrasi AgNO3 yang digunakan adalah 1 mM dengan variasi pH 4.0, 5.0, 6.0, 7.0 dan 8.0. Hasil pengukuran dengan menggunakan PSA menunjukkan terjadinya penurunan ukuran nanopartikel seiring dengan peningkatan pH. Ukuran

0

5

10

pH Gambar 6 Pengaruh variasi pH terhadap distribusi ukuran nanopartikel perak

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Optimasi biosintesis nanopartikel perak secara ekstraseluler oleh Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus dapat dilakukan

10

meliputi waktu inkubasi, suhu reaksi dan pH reaksi. Perbedaan lama waktu inkubasi tidak mempengaruhi biosintesis nanopartikel perak. Berdasarkan analisis PSA distribusi ukuran nanopartikel perak terkecil diperoleh pada suhu reaksi 60 oC dengan ukuran 2.1 nm serta nilai PI 0.165 dan pH 8.0 dengan ukuran 8.3 nm serta nilai PI 0.343. Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut optimasi terhadap parameter reaksi yang lain untuk melihat pengaruhnya terhadap sintesis nanopartikel perak meliputi konsentrasi AgNO3 dan komposisi medium kultur . Proses pemurnian diperlukan sehingga diperoleh larutan nanopartikel perak tanpa pengotor yang dapat mempengaruhi hasil pada saat pengujian nanopartikel perak. Analisis lebih lanjut diperlukan untuk mengetahui protein atau enzim ekstraseluler spesifik yang dihasilkan oleh Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus yang berperan dalam proses biosintesis nanopartikel perak.

DAFTAR PUSTAKA Ahmad A et al. 2003. Extracellular biosynthesis of silver nanoparticles using the fungus Fusarium oxysporum. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 28:313-318. Aulana LN. 2005. Pemanfaatan hidrolisat pati sagu untuk produksi asam laktat oleh Lactobacillus casei FNCC 266. [Skripsi]. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Aslim B, Beyatli Y, Yuksekdag ZN. 2006. Productions and monomer compositions of exopolysaccharides by Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus and Streptococus thermophilus strains isolated from traditional home-made yoghurts and raw milk. Int J Food Sci Technol 41:973-979. Boonaert CJP, Rouxhet PG. 2000. Surface of lactid acid bacteria: relationships between chemical composition and physicochemical properties. Appl Environ Microbiol 66:2548-2554.

Cabo ML, Braber AF, Koenreaad PM. 2002. Apparent antifungal activity of several lactic acid bacteria againts Penicillium discolor is due to to acetic acid in the medium. Journal of Food Protection 65:1309-1316. Duran N et al. 2005. Mechanistic aspects of biosynthesis of silver nanoparticles by several Fusarium oxysporum strains. J of Nanobiotechnologi. 3 : 1-7. El-Badawi A, Feldhake D, Venkatapathy R. 2010. Literature Review: Everything Nanosilver and More. US Environmental Protection Agency: Las Vegas. Elechiguerra JL et al. 2005. Interaction of silver nanoparticles with HIV-1. J Nanobiotechnol 3:1-10. Farichah F. 2011. Peningkatan jumlah nanopartikel kitosan terisi ketoprofen dengan metode ultrasonikasi berdasarkan ragam waktu amplitudo sonikasi [tesis]. Bogor : Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Felis GE dan Dellaglio F. 2007. Taxonomy of Lactobacilli and Bifidobacteria. Curr. Issues Intestinal Microbiol. 8:44-61. Geciova J, Bury D, Jelen P. 2002. Methods for discruption of microbial cells for potential use in the dairy industri. International Dairy Journal 12:541553. Gurunathan S et al. 2009. Biosynthesis, purification and characterization of silver nanoparticles using Escherichia coli. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 74:328-335. Hamdani S. 2011. Spektrofotometer UV-Vis. .[terhubung berkala]. http://catatankimia.com/catatan/spektof otometri-uv-vis.html. [29 Juli 2012]. Handayani W et al. 2010. Potensi ekstrak beberapa jenis tumbuhan sebagai agen pereduksi untuk biosintesis nanopartikel perak. Seminar Nasional Biologi 2010 24-25 September 2010. Yogyakarta: Fakultas Biologi UGM.

11

Harvey D. 2000. Modern Analytical Chemistry. London: Mc. Graw Hill Husseiny MI et al. 2007. Biosynthesis of gold nanoparticles using Pseudomanas aeruginosa. Spectrochimica Acta Part A 67: 1003-1006. Jolly L, Vincent SJF, Duboc P, Nesser JR. 2002. Exploiting exopolysaccharides from lactid acid bacteria. Antonie Van Leeuwenhoek 82:367-374. Kalimuthu K et al. 2008. Biosynthesis of silver nanocrystal by Bacillus licheniformis. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 65: 150-153 Kaviya S, Santanalakshmi J, Viswanathan B. 2011. Green synthesis of silver nanoparticles using Polyalthia longifolia leaf extract along with Dsorbitol: study of antibacterial activity. Journal of Nanotechnology. 2011: 1-5

Moghaddam KM. 2010. An introduction to microbial metal nanopartikcle preparation method. The Journal of Young Investigators 19: 1-6 Nadwomy PL et al. 2008. Anti-inflammatory activity of nanocrystalline silver in a porcine contact dermatitis model. Nanomedicine 3: 241-251 Peer D et al. 2007. Nanocarriers as an emerging platform for cancer theraphy. Nat Nanotechnol 2: 751-760. Pelczar MJ dan Chan ECS. 2005. Dasardasar Mikrobiologi. Ratna Siri H et al, penerjemah. Jakarta: UI Pr. Terjemahan dari: Elements of Microbiology. Purwoko T. 2007. Fisiologi Mikroba. Jakarta: Bumi Aksara.

Kim et al. 2006. Retinol-enncapsulated low molecular water soluble chitosan nanoparticles. International Journal of Pharmaceutics 319: 130-138.

Saravanan M, Nanda A, Kingsley SJ. 2011. Lactobacillus delbrueckii mediated synthesis of silver nanoparticles and their evaluation of antibacterial efficacy against MDR clinical pathogens. IEEE 2011: 386-390.

Kippax P. 2011. Measuring Particle Size Using Modern Laser Diffraction Technique.[terhubung berkala]. www.chemeurope.com/en/whitepapers /61205/.html [29 Juli 2012].

Serror P et al. 2002. Electotransformation of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and L.delbrueckki subsp.lactis with various plasmids. Appl.Environ.Mikrobiol 68 : 46-52.

Klaus T, Joeger R, olsson E, Granqvist. 1999. Silver-based crystalline nanoparticles, microbially fabricated. Proceedings of the National academy of Sciences 96:13611-13614.

Sintubin L et al. 2009. Lactic acid bacteria as reducing and capping agent for the fast and efficient production of silver nanoparticles. Appl Microbiol Biotechnol 84:741–749.

Laverentz B et al. 2006. Biocontrol of the food-borne pathogens Listeria monocytogenes and Salmonella enterica serovar poona on fresh-cut apples with naturally occuring bacterial and yeast antagonist. Appllied and Environmental Microbiology p:18541857.

Sintubin L et al. 2011. The antibacterial activity of biogenic silver and its mode of action. Appl Microbiol Biotechnol 84:741–749.

Lin ZY, Zhou CH, Wu JM, Zhou Jz, Wang L. 2005. A further insight into the mechanism of Ag+ biosorption by Lactobacillus sp strain A09. Spechtrochim Acta Part A- Mol Biomol Spectrosc 61:1195-1200.

Todorov SD, Dicks LMT. 2007. Bacteriocin production by Lactobacillus pentosus ST712BZ isolated from boza. Brazilian Journal of Microbiology 38:1. Vaidyanathan R et al. 2009. Nanosilver – The burgeoning theraupeutic molecule and its green synthesis. Biotechnol Advances. 27: 924-937.

12

Vivek M et al. 2011. Biogenic silver nanoparticles by gelidiela acerosa extract and their antifungal effects. Avicenna Journal of Med Biotech. 3: 143-148. Yashhiro K. 2006. Microbial synthesis of noble metal nanoparticles using metalreducing bacteria. Journal of the Society of Powder Technology 43: 515521. Yen et al. 2008. Nanoparticles formulation of Cucuta chinensis prevents acetaminophen induced hepatotoxicity in rats. Food and Chemical Toxicology 46: 1771–1777.

13

LAMPIRAN

14

Lampiran 1 Diagram Alir Penelitian

Peremajaan L. delbrueckii

Pembuatan kurva pertumbuhan

Optimasi biosintesis nanopartikel perak

Waktu inkubasi kultur bakteri

Analisis UV-Vis

Suhu reaksi

pH

Analisis PSA

15

Lampiran 2 Hasil analisis spektrofotometer UV-Vis biosintesis nanopartikel perak Supernatan kultur 12 jam

No.

Panjang gelombang (nm)

Absorban

1

409

0,102

2

378

4

3

367,5

4

4

343

0,462

5

336

2,156

6

297

4

7

286,5

1,728

8

267

0,182

9

240

2,086

10

233

4

11

214

2,125

Supernatan kultur 24 jam

16

No.


Absorban

1

434,5

0,201

2

428

0,203

3

378

4

4

367,5

4

5

343,5

2,042

6

336,5

4

7

304

2,194

8

287

4

9

261

2,219

10

240,5

4

11

233

4


No.


Absorban

1

405

-0,122

2

378

4

3

367,5

4

4

336,5

2,064

5

330,5

-0,071

6

297

4

7

271,5

0,02

8

260,5

0,354

9

240,5

2,166

10

233

4

11

219

0,143

12

206,5

0,02

17


No.


Absorban

1

378

4

2

367,5

4

3

356,5

-0,121

4

346

0,184

5

336

2,058

6

304,5

0,283

7

297

4

8

267,5

0,295

9

259

0,278

10

240,5

2,179

11

233

4


18

No.


Absorban

1

439,5

0,23

2

433

0,229

3

378

4

4

367,5

4

5

357

-0,072

6

336

2,14

7

322

0,266

8

304,5

0,251

9

297

4

10

273

0,295

11

267

0,214

12

260

0,433

13

240,5

2,15

14

233

4


No.


Absorban

1

446

0,199

2

433,5

0,202

3

378

4

4

367,5

4

5

346,5

0,343

6

336

2,15

7

321,5

0,175

8

297

4

9

285

0,05

10

260

0,506

11

240,5

2,209

19

Lampiran 3 Hasil PSA produk biosintesis nanopartikel perak pada suhu 28 oC

20


21


22


23

Lampiran 7 Hasil PSA produk biosintesis nanopartikel perak pada pH 4

24


25


26


27


OPTIMASI BIOSINTESIS NANOPARTIKEL PERAK OLEH Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus INES MARISYA DWI ANGGRAINI

Recommend Documents