PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

AKTIVITAS ANTIMIKROBA SEDIAAN BIOMATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI LIMBAH KETELA RAMBAT (Ipomoea batatas Poir) DENGAN PENAMBAHAN KITOSAN TERHADAP Staphylococcus aureus

SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm) Program Studi Farmasi

Oleh: Arvi Mahendra NIM: 098114120

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2013


ii


iii


iv


v


Berjalan

Bersama

Yesus

Tuhanku,

aku

tidak

takut

menghadapi tantangan di depanku ( Arvi Mahendra)

Karena itu aku senang dan rela di dalam kelemahan, di dalam siksaan, di dalam kesukaran, didalam penganiayaan dan kesesakan oleh karena Kristus. Sebab jika aku lemah, maka aku kuat ( 2 Korintus 12 :10)

Berjuanglah hingga kau mencapai tujuan mu ( papa dan mama)

Karya ini Kupersembahkan bagi : Tuhan Yesus yang sangat baik pada ku Papa dan Mama yang kukasihi Adik-adik dan kakakku Kekasih hatiku Teman-teman seperjuangan Almamater

vi


PRAKATA

Segala puji syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus atas segala berkat dan penyertaan yang senantiasa menyertai penulis hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Aktivitas Anti Mikroba Sediaan Biomaterial Selulosa Bakteri dari Limbah Ketela Rambat (Ipomoea batatas Poir) dengan Penambahan Kitosan terhadap Staphylococcus aureus”. Skripsi ini merupakan langkah awal untuk mendapatkan gelar sarjana farmasi. Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Dr. Eli Rohaeti selaku Dosen Pembimbing Utama yang selalu memberikan

saran

dan semangat

untuk

menyelesaikan

skripsi

ini.

Kebersediaan dalam meluangkan waktu bagi kami untuk berdiskusi berdampak positif bagi kemajuan penulisan skripsi ini. 2. Bapak Yohanes Dwiatmaka, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah bersedia meluangkan waktu untuk menguji serta memberikan saran dan masukan kepada penulis 3. Bapak Prof. Dr. CJ. Soegihardjo, Apt selaku Dosen Penguji yang telah meluangkan waktu untuk menguji dan memberikan masukan bagi penulis 4. Mas Narto, Mas Dwi dan Mas Sarwanto yang telah membantu dalam mengurus beberapa administrasi dan surat ijin terkait penelitian bagi Penulis

vii


5. Bapak Mukminin, Mas Heru, Mas Parjiman, Mas Wagiran, Mas Sigit, Pak Parlan, Pak Mus, beserta segenap laboran dan karyawan lain yang telah membantu Penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 6. Papa dan mama yang senantiasa memberikan dorongan, nasihat dan doa agat skripsi ini berjalan dengan baik. Penulis menyadari bahwa skripsi yang disusun ini masih ada kekurangan dan ketidak sempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran agar karya ini menjadi lebih baik lagi. Semoga penelitian skripsi ini dapat bermanfaat dan menginspirasi penelitian berikutnya.

Penulis

viii


DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. iv LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................. v HALAMAN PERSEMBAHAN ......................................................................... vi PRAKATA .......................................................................................................... vii DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv DAFTAR PERSAMAAN ................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii INTISARI .......................................................................................................... xviii ABSTRACT .......................................................................................................... xix BAB I PENGANTAR ........................................................................................... 1 A. Latar Belakang ................................................................................................. 1 1. Rumusan masalah ........................................................................................... 4 2. Keaslian penelitian .......................................................................................... 4 3. Manfaat penelitian .......................................................................................... 5 B. Tujuan ............................................................................................................. 5 BAB II PENELAAHAN PUSTAKA ................................................................... 6 A. Ketela rambat .................................................................................................. 6 ix


1. Sistematika tanaman ................................................................................. 6 2. Nama tanaman .......................................................................................... 6 3. Kandungan kimia ...................................................................................... 7 4. Morfologi tanaman.................................................................................... 7 B. Pati .................................................................................................................. 8 C. Selulosa Bakteri .............................................................................................. 9 D. Aplikasi Selulosa Bakteri dalam Bidang Medis ............................................. 12 E. Acetobacter Xylinum ....................................................................................... 13 F. Staphylococcus aureus .................................................................................... 15 G. Kitosan ............................................................................................................ 17 H. Karakteristik Kitosan ...................................................................................... 18 I. Gliserol ............................................................................................................ 19 J. Analisis Gugus Fungsi dengan Spektofotometri Infra Merah ........................ 20 K. Analisis Permukaan dengan Teknik Scanning Electron Microscopy (SEM).. 23 L. Analisis Kristalinitas dengan Difraksi Sinar X (XRD) ................................... 24 M. Antibakteri ...................................................................................................... 25 N. Pengujian Aktivitas Antimikroba.................................................................... 27 O. Landasan Teori ................................................................................................ 27 P. Hipotesis ......................................................................................................... 28 BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 29 A. Jenis Penelitian................................................................................................ 29 B. Variabel Penelitian .......................................................................................... 29 1. Variabel utama .......................................................................................... 29 x


2. Variabel pengacau ..................................................................................... 29 C. Definisi Operasional ....................................................................................... 30 D. Alat dan Bahan ................................................................................................ 31 E. Tata Cara Penelitian ........................................................................................ 32 1. Determinasi tanaman ................................................................................ 32 2. Pemilihan bahan ........................................................................................ 32 3. Preparasi limbah ketela rambat ................................................................. 32 4. Pembuatan kitosan sebagai pembanding .................................................. 33 5. Pembuatan material selulosa bakteri ......................................................... 33 6. Pembuatan material selulosa bakteri+gliserol+kitosan ............................. 34 7. Analisis karakteristik biomaterial ............................................................. 35 8. Sterilisasi produk ...................................................................................... 37 9. Pengujian aktivitas antimikroba ................................................................ 37 F. Analisis Data ................................................................................................... 39 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 40 A. Hasil Determinasi Tanaman ............................................................................ 40 B. Hasil Pemilihan Bahan .................................................................................... 41 C. Preparasi Limbah Ketela Rambat ................................................................... 41 D. Pembuatan Membran Kitosan ......................................................................... 42 E. Pembuatan Membran Selulosa ........................................................................ 44 F. Pembuatan Membran Selulosa+Gliserol+kitosan (SGK) ............................... 47 G. Analisis Karakteristik Membran ..................................................................... 48 1. Analisis sifat fisik secara makroskopis ..................................................... 48 xi


2. Analisis gugus fungsi dengan instrumen FT-IR ....................................... 49 3. Analisis struktur morfologi ....................................................................... 54 4. Analisis kristalinitas dengan XRD ............................................................ 57 H. Pengujian Aktivitas Antimikroba.................................................................... 60 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 69 A. Kesimpulan ..................................................................................................... 69 B. Saran ............................................................................................................... 69 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 70 LAMPIRAN .......................................................................................................... 76 BIOGRAFI PENULIS .......................................................................................... 94

xii


DAFTAR TABEL Tabel I. Kandungan kimia ketela rambat .............................................................. 7 Tabel II. Hasil korelasi gugus fungsi .................................................................... 23 Tabel III. Sifat fisik membran kitosan secara makroskopik ................................. 43 Tabel IV. Hasil pengamatan sifat fisik membran ................................................. 48 Tabel V. Hasil interpretasi gugus fungsi membran............................................... 53 Tabel VI. Hasil absorbansi selulosa dan selulosa+kitosan+gliserol ..................... 54 Tabel VII. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba sampel biomaterial .............. 62 Tabel VIII. Hasil perhitungan % daya hambat selulosa+kitosan+gliserol ........... 66

xiii


DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Struktur molekul amilosa .................................................................... 8 Gambar 2. Struktur molekul amilopektin ............................................................. 9 Gambar 3. Struktur selulosa .................................................................................. 9 Gambar 4. Skema pembentukan selulosa ............................................................. 10 Gambar 5. Struktur selulosa bakteri ...................................................................... 11 Gambar 6. Struktur dinding sel bakteri gram positif ............................................ 16 Gambar 7. Struktur kitosan ................................................................................... 17 Gambar 8. Metode mengkonstruksi garis dasar dalam spektrum infra merah...... 21 Gambar 9. Spektra inframerah dari selulosa bakteri dan kitosan ......................... 22 Gambar 10. Foto SEM selulosa bakteri ................................................................ 24 Gambar 11. Difraktogram XRD dari selulosa bakteri dan kitosan ....................... 25 Gambar 12. Membran kitosan ............................................................................... 43 Gambar 13. Bagan biosintesis selulosa ................................................................. 44 Gambar 14. Membran selulosa ............................................................................. 46 Gambar 15. Spektra IR serbuk kitosan ................................................................. 49 Gambar 16. Spektra IR selulosa bakteri ............................................................... 51 Gambar 17. Spektra IR selulosa+kitosan+gliserol................................................ 52 Gambar 18. Foto Permukaan SEM Selulosa+kitosan+gliserol............................. 55 Gambar 19. Foto penampang melintang selulosa+kitosan+gliserol ..................... 56 Gambar 20. Foto permukaan membran selulosa ................................................... 56 Gambar 21. Foto penampang melintang selulosa bakteri ..................................... 57 Gambar 22. Difraktogram selulosa bakteri ........................................................... 58 xiv


Gambar 23. Difraktogram selulosa+kitosan+gliserol ........................................... 59 Gambar 24. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba membran selulosa ............. 62 Gambar 25. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba membran kitosan .............. 64 Gambar

26.

Hasil

pengamatan

aktivitas

antimikroba

membran

Selulosa+Kitosan+gliserol .................................................................................... 64 Gambar 27. Struktur asam teikoat ........................................................................ 65 Gambar 28. Aktivitas antimikroba amoxicillin ..................................................... 68

xv


DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 1. Rumus perhitungan DD kitosan...................................................... 18 Persamaan 2. Rumus perhitungan absorbansi menurut hukum Lambert-Beer ..... 20 Persamaan 3. Rumus perhitungan absorbansi ....................................................... 20 Persamaan 4. Rumus perhitungan % kristalinitas ................................................. 24 Persamaan 5. Rumus perhitungan % daya hambat ............................................... 38 Persamaan 6. Hidrolisis sukrosa ........................................................................... 45

xvi


DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil determinasi tanaman ketela rambat ......................................... 76 Lampiran 2. Surat pengesahan determinasi .......................................................... 77 Lampiran 3. Formula yang digunakan (per 100 mL) ............................................ 78 Lampiran 4. Skema jalannya penelitian ................................................................ 78 Lampiran 5. Foto bahan yang digunakan .............................................................. 79 Lampiran 6. Foto masing-masing sampel ............................................................. 79 Lampiran 7. Hasil penimbangan berat basah sampel ............................................ 80 Lampiran 8. Perhitungan konsentrasi NaOH dan HCl yang digunakan ............... 80 Lampiran 9. Hasil spektra IR kitosan beserta perhitungan derajat deasetilasi...... 81 Lampiran 10. Hasil spektra IR masing-masing sampel ........................................ 82 Lampiran 11. Hasil perhitungan absorbansi tiap sampel ...................................... 83 Lampiran 12. Hasil foto morfologi permukaan tiap sampel dengan instrument SEM ...................................................................................................................... 83 Lampiran 13. Hasil XRD tiap sampel ................................................................... 84 Lampiran 14. Hasil perhitungan luas total di bawah kurva tiap sampel ............... 85 Lampiran 15. Hasil perhitungan luas background tiap sampel ............................. 86 Lampiran 16. Hasil perhitungan luas kristal+amorf tiap sampel .......................... 87 Lampiran 17. Hasil perhitungan luas kristal tiap sampel ...................................... 87 Lampiran 18. Hasil perhitungan kristalinitas tiap sampel..................................... 88 Lampiran 19. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba ........................................ 89 Lampiran 20. Hasil perhitungan % daya hambat .................................................. 91 Lampiran 21. Sertifikat hasil uji Staphylococcus aureus...................................... 93 xvii


Aktivitas Anti Mikroba Sediaan Biomaterial Selulosa Bakteri dari Limbah Ketela Rambat (Ipomoea batatas Poir) dengan Penambahan Kitosan terhadap Staphylococcus aureus

Arvi Mahendra 098114120 INTISARI Penelitian dilakukan untuk melihat aktivitas anti mikroba biomaterial selulosa bakteri yang berasal dari pemanfaatan limbah cair ketela rambat yang ditambah dengan gliserol dan kitosan terhadap Staphylococcus aureus. Sediaan biomaterial terbuat dari selulosa bakteri sebagai kontrol karakterisasi, dan selulosa bakteri+gliserol+kitosan sebagai perlakuan. Kitosan yang ditambahkan sebesar 2%. Analisis karakteristik biomaterial meliputi analisis gugus fungsional, analisis permukaan biomaterial dengan SEM (Scanning Electron Microscopy), serta analisis kristalinitas dengan XRD (X-ray Diffraction). Untuk melihat aktivitas anti mikroba dilakukan pengujian dengan metode difusi cakram (disk), namun untuk membran biomaterial (selulosa bakteri dan selulosa bakteri+gliserol+kitosan) dan membran kitosan 2%, menggunakan metode tempel pada media MHA (Mueller-Hinton Agar), untuk kontrol positif (amoxicillin) menggunakan paper disk, begitu pula kontrol negatif (asam asetat 2%). Aktivitas anti mikroba terlihat dari adanya zona hambat yang dapat dihitung melalui persen daya hambat. Hasil pengujian karakteristik biomaterial selulosa dengan penambahan kitosan adalah adanya perubahan spektra IR, penurunan absorbansi gugus fungsi, perubahan morfologi permukaan, serta perubahan persen kristalinitas dari 72% menjadi 63%. Untuk pengujian aktivitas anti mikroba, dengan penambahan 2% kitosan dapat memberikan zona hambat, sedangkan untuk selulosa bakteri tanpa penambahan kitosan tidak memberikan zona hambat. Rata-rata diameter zona hambat membran selulosa yang ditambahkan kitosan adalah 7,6 mm dengan ratarata persen zona hambat adalah 24%. Kata Kunci: aktivitas anti mikroba, biomaterial selulosa bakteri, Ipomoea batatas Poir, ketela rambat, kitosan, zona hambat.

xviii


Anti Microbial Activity of Bacterial Cellulose Biomaterial from Sweet Potato Waste (Ipomoea batatas Poir) with Addition of Chitosan Agains Staphylococcus aureus

ABSTRACT The study was conducted to see the anti microbial activity of bacterial cellulose biomaterials produced from sweet potato waste with addition of chitosan and glycerol agains Staphylococcus aureus. Biomaterials was prepared from bacterial cellulose as a control characterization, bacterial cellulose+glycerol+chitosan as a treatment. Addition of chitosan is about 2% ( two grams chitosan in 100 mL acetate acid 2%). Characterization analysis included analysis functional groups, morphology structure using SEM (Scanning Electron Microscopy), crystallinity using XRD (X-ray Diffraction) instrument. Anti microbial activity assay performed with disc diffusion method for amoxicillin as control positive and acetate acid as control negative. Bacterial cellulose and bacterial cellulose+glycerol+chitosan was assay by put the membrane into media MHA (Mueller-Hinton Agar). Anti microbial activity was seen through blocked zone or clean zone around membrane. The result showed that addition of chitosan changing characteristic in functional groups, lowering absorbance of the fuctional groups, structural change in morphology, and changing crystalinity from 72% to 63%. The result also showed that bacterial cellulose with addition of chitosan giving anti microbial activity. Keywords : antimicrobial activity, biomaterial bacterial cellulose, blocked zone, clean zone, chitosan, Ipomoea batatas Poir, sweet potato.

xix


1

BAB I PENGANTAR

A. Latar Belakang Ketela rambat atau ubi jalar merupakan sejenis umbi-umbian yang banyak diproduksi di Indonesia. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik tahun 2012 menunjukkan bahwa produksi ketela rambat mencapai 2.196.033 ton. Hal ini tentu saja membuat ketela rambat menjadi salah satu komoditas yang dapat dikembangkan di Indonesia. Berdasarkan penelitian Siti Rahayu (2005), setiap 100 kg ketela rambat segar, dapat diubah menjadi tepung sebanyak 19,63 kg. Saat proses pembuatan tepung akan dihasilkan air cucian yang akan dibuang oleh masyarakat. Pembuangan air limbah dapat menyebabkan polusi bagi lingkungan sekitar bila tidak dilakukan dengan benar. Air limbah tersebut akan mengalami penguraian senyawa di perairan dan menimbulkan bau tidak sedap. Untuk mengurangi polusi akibat limbah dapat dilakukan pengolahan air limbah. Menurut Pratomo dan Rohaeti (2010), selulosa bakteri dapat dibentuk dari bahan alam yang mengandung nutrisi untuk fermentasi yang dilakukan oleh bakteri. Diketahui pula bahwa limbah cair ketela rambat memiliki nutrisi yang diperlukan bakteri untuk melakukan fermentasi, sehingga Limbah cair dari ketela rambat ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan selulosa (Pratomo dan Rohaeti, 2010)


2

Selulosa bakteri adalah selulosa yang diproduksi oleh bakteri asam asetat dan memiliki beberapa keunggulan dibandingkan selulosa yang berasal dari tumbuhan. Keunggulan tersebut di antaranya memiliki kemurnian yang tinggi, struktur jaringan yang sangat baik, kemampuan degradasi tinggi, dan kekuatan mekanik yang unik (Takayasu and Fumihiro, 1997). Selain itu, selulosa bakteri memiliki kandungan air yang tinggi (98-99%), penyerap cairan yang baik, bersifat non-alergenik, dan dapat dengan aman disterilisasi tanpa menyebabkan perubahan karakteristiknya

(Ciechańska,

2004).

Selain

itu

selulosa

bakteri

dapat

diaplikasikan sebagai pengganti kulit dalam proses penyembuhan luka kulit. Selulosa bakteri ini memiliki kelemahan, yaitu mudah menyerap cairan sehingga mudah terkontaminasi oleh mikroba. Selain itu menurut Seichi Tokura (2008), selulosa bakteri tidak memiliki aktivitas antimikroba untuk mencegah kontaminasi mikroba pada selulosa bakteri maupun mencegah infeksi pada luka. Untuk mengatasi kelemahan tersebut, maka menurut Ciechanska (2004) dapat dilakukan modifikasi dengan cara penambahan suatu bahan lain pada selulosa bakteri tersebut. Dalam kasus ini, modifikasi ditujukan dapat memberikan sifat bakteriostatik pada selulosa bakteri. Bahan yang ditambahkan diantaranya adalah kitosan. Kitosan adalah produk terdeasetilasi dari kitin yang merupakan polimer alami kedua terbanyak di alam setelah selulosa, yang banyak terdapat pada serangga, crustaceae, dan fungi. Sebagai negara maritim, Indonesia sangat berpotensi menghasilkan kitin dan produk turunannya. Namun, pengolahannya masih rendah sehingga menjadi limbah yang dibuang dan menimbulkan masalah


3

lingkungan (Sandford, 2003). Kitosan bersifat tidak toksik, biokompatibilitas, biodegrabilitas, bioadhesif, dan mudah dimodifikasi secara kimia sehingga berpotensi besar untuk diaplikasikan dalam dunia farmasi (Burkatovskaya, 2006; Kumar, Joydeep, dan Tripathi, 2004). Kitosan memiliki aktivitas antibakteri (ElGhaouth, Arul, Aselin, dan Benhamou, 1993; Chen et al. 2002; Yadav 2004; Alexandra, Anna, Bogumila, Alojzy, dan Lukasz, 2005 ). Terkait dengan itu, di Institue of Chemical Fibers (IWCh) Polandia, telah melakukan modifikasi selulosa bakteri dengan chitosan yang bertujuan untuk meningkatkan sifat bioaktif dari selulosa bakteri, dimana dengan meningkatnya sisi bioaktif dari selulosa bakteri maka akan meningkatkan kemampuan dari selulosa bakteri tersebut untuk digunakan sebagai komponen bioaktif dari suatu material sementara untuk merawat luka (Ciechańska, 2004). Berdasarkan sifat dari kitosan yang menguntungkan, maka kombinasi dari selulosa-kitosan

dapat

saling

menutupi

kelemahan

masing-masing

dan

memberikan efek yang diharapkan. Seiring adanya penambahan kitosan pada selulosa bakteri seringkali membuat lapisan komposit selulosa kitosan menjadi rapuh (Mourya dan Inamdar, 2008). Untuk mengatasi kekurangan tersebut, ditambahkan bahan pemlastis seperti gliserol. Gliserol dapat digunakan karena sifat pemlastisnya, efisiensi pemlastis yang baik, mudah diperoleh, serta biaya produksi yang rendah (Epure, Griffon, Pollet dan Averous, 2011) Penelitian ini merupakan suatu penelitian untuk penemuan polimer kombinasi selulosa bakteri+gliserol+kitosan yang memanfaatkan limbah ketela


4

rambat sebagai material penutup luka. Sebagai material penutup luka, biomaterial ini diuji aktivitas anti mikrobanya terhadap Staphylococcus aureus. 1. Rumusan masalah a. Bagaimana

karakteristik

(gugus

fungsi,

struktur

morfologi,

dan

kristanilitas) biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela rambat dengan penambahan kitosan dan gliserol? b. Bagaimana aktivitas anti mikroba biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela rambat dengan penambahan kitosan dan gliserol terhadap Staphylococcus aureus dilihat dari % daya hambat? 2. Keaslian penelitian Penelitian yang terkait dengan “Aktivitas Antimikroba Sediaan Biomaterial Selulosa Bakteri dari Limbah Ketela Rambat (Ipomoea Batatas Poir) dengan Penambahan Kitosan terhadap Staphylococcus aureus” pernah dilakukan oleh Seiichi Tokura (2008) dengan judul “Impregnation of silver nanopartikel into bacterial cellulose for antimicrobial wound dressing” dimana pada penelitian ini, didapatkan hasil bahwa nanopartikel yang dimasukkan dalam selulosa bakteri memberikan aktivitas antimikroba terhadap Staphylococcus aureus. Namun penelitian yang menggunakan limbah ketela rambat sebagai bahan dasar selulosa bakteri ditambahkan kitosan untuk pengujian anti mikroba sejauh yang peneliti ketahui belum pernah dilakukan


5

3. Manfaat penelitian a. Manfaat teoritis. Penelitian ini diharapkan dapat memperkaya ilmu pengetahuan tentang pembuatan biomaterial selulosa bakteri dari limbah rumah tangga untuk keperluan biomedis. b. Manfaat metodologis. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu metode pengembangan selulosa bakteri sebagai penutup luka dari limbahlimbah yang tidak digunakan. c. Manfaat praktis. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi alternatif penutup luka yang dibuat dari limbah ketela rambat (Ipomoea batatas Poir) yang bersifat ramah lingkungan. B. Tujuan 1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik (gugus fungsi, morfologi permukaan, dan kristanilitas) biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela rambat dengan penambahan kitosan dan gliserol. 2. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas anti mikroba biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela rambat dengan penambahan kitosan pada Staphylococcus aureus.


6

BAB II PENELAAHAN PUSTAKA

A. Ketela Rambat 1. Sistematika tanaman Klasifikasi tanaman ketela rambat menurut web www.plantamor.com sebagai berikut : Kingdom

: Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom

: Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi

: Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi

: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas

: Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)

Sub Kelas

: Asteridae

Ordo

: Solanales

Famili

: Convolvulaceae (suku kangkung-kangkungan)

Genus

: Ipomoea

Spesies

: Ipomoea batatas Poir

2. Nama tanaman Nama tanaman ketela rambat dapat dibedakan menurut Anonim (2012) : Nama Inggris

: Sweet potato

Nama Indonesia : Ubi jalar, ketela rambat Nama Daerah

: Telo rambat (jawa), patatas (Papua), mantang (Sunda)


Common name

7

: Ubi keledek (Melayu), Phak man thet (Thailand), Kamote

(Filipina), Satsumaimo (Jepang). 3. Kandungan kimia Kandungan kimia pada ketela rambat adalah protein, lemak, karbohidrat, kalori, serat, abu, kalsium, fosfor, zat besi, karoten, vitamin B1, B2, C, dan asam nikotinat, pati, sukrosa, dan selulosa. Efek farmakologisnya berkhasiat sebagai tonik, menghentikan perdarahan. Bagian yang bisa dimanfaatkan adalah ubi dan daun (Rukmana, 1997). Ketela rambat memiliki kadar air yang cukup tinggi berkisar 61,2-89,0% (b/b) sehingga bahan kering yang terkandung didalamnya relatif rendah (Kotecha dan Kadam, 1998). Tabel 1 menunjukkan kandungan kimia ketela rambat. Tabel 1. Kandungan kimia ketela rambat (Kotecha dan Kadam, 1998). Komponen

Jenis Warna Daging Umbi Orange

Putih

Ungu

Kadar air (%)

79,28

62,24

70,46

Serat Kasar (%)

0,84

2,5

3

Pati (%)

15,18

28,79

12,64

Protein (%)

-

0,89

0,77

Gula reduksi(%)

1,69

0,32

0,3

4. Morfologi tanaman Ketela rambat merupakan tanaman dikotil yang terdiri tidak kurang dari 400 spesies. Tanaman ini merupakan salah satu penghasil karbohidrat, vitamin dan mineral (Damanhuri et al, 2005). Ketela rambat merupakan tanaman dengan panjang mencapai 5 meter, daun bulat telur, pangkal seperti jantung,


ujung runcing,

8

tidak berbulu, lubak, hijau sampai ungu, lebar 5-15 cm,

panjang tangkai 5-30 cm. Bunga ungu muda, bentuk corong, buah diameternya 8 mm, tidak berbulu, berbiji empat dengan warna hitam, bersudut, dan panjang 3 mm. Umbi berwarna putih, ungu, kuning, orange dengan kulit putih atau ungu ( Rukmana, 1997). B. Pati Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α- glikosidik yang tersusun atas atom-atom karbon, hidrogen dan oksigen dengan perbandingan : 6:10:5 (C6H10O5)n. Pati merupakan polimer kondensasi dari suatu glukosa yang tersusun dari unit-unit anhidroglukosa (Damanhuri et al. 2005). Pati terdiri dari 2 fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi yang tidak larut disebut amilopektin. Amilosa merupakan polimer linier yang mengandung 500-2000 unit glukosa yang terikat oleh ikatan α-(1,4) sedangkan amilopektin selain mengandung ikatan α-(1,4) juga mengandung ikatan α-(1,6) sebagai titik percabangannya (Sukadarti et al. 2001). Hidrolisis lengkap amilosa meghasilkan hanya D-Glukosa; hidrolisis parsial menghasilkan maltose sebagai satu-satunya disakarida. Molekul amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2.

Gambar 1. Struktur molekul amilosa (Sukadarti et all, 2001)


9

Gambar 2. Struktur molekul amilopektin (Sukadarti et al. 2001) Tidak seperti amilosa, amilopektin bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung kira-kira tiap 25 satuan glukosa. Ikatan pada titik percabangan ialah ikatan 1,6-α-glikosida (Sukadarti et al. 2001). Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-glukosa. Namun hidrolisis tak lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltosa dan isomaltosa, yang kedua ini berasal dari percabangan-1,6 (Sukadarti et al. 2001). C. Selulosa Bakteri Selulosa merupakan material yang terdapat secara alamiah pada kayu, kapas, rami serta tumbuhan lainnnya. Selulosa juga merupakan polimer dari βglukosa dengan ikatan β- 1-4 antara unit-unit glukosa (Hoenich, 2006). Struktur selulosa dapat dilihat dari Gambar 3 :

Gambar 3. Struktur selulosa (Hart et al. 2003)


10

Selulosa bakteri adalah selulosa yang diproduksi oleh mikroba terutama bakteri dari galur Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium dan Sarcina (El-Saied et al. 2004). Selulosa bakteri memiliki karakteristik yaitu, mengandung air sebanyak 98-99%, tidak menimbulkan reaksi alergi, dapat disterilisasikan tanpa menyebabkan perubahan pada selulosanya. Dapat diaplikasikan untuk pengobatan ketika kulit mengalami luka bakar. Selulosa bakteri disintesis oleh bakteri asam, terutama Acetobacter xylinum (Ciechanska, 2004). Pembentukan selulosa bakteri dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Skema pembentukan selulosa (Czaja et al. 2006) Pembentukan selulosa dapat dijelaskan sebagai berikut : sel-sel Acetobacter xylinum mengambil glukosa dari larutan gula dan air limbah ubi jalar yang kemudian digabungkan dengan asam lemak menjadi prekursor (penciri nata). Pada membran sel prekursor ini selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk ekskresi dan bersama-sama dengan enzim akan mempolimerisasikan glukosa menjadi selulosa di luar sel (Hidayat dkk. 2006).


11

Selulosa bakteri berbeda dari selulosa tanaman dalam hal kemurnian, kristalinitas, derajat polimerisasi, dan tensile strength. Selulosa bakteri memiliki bentuk Kristal Iα dan Iβ, sedangkan selulosa tanaman hanya memiliki struktur Kristal Iβ (Attala et al. 1984). Menurut Czaja et al. (2006) selulosa bakteri memiliki keunggulan antara lain : kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara 300-900 kg/m3, kekuatan tarik tinggi, elastic dan dapat terbiodegradasi. Struktur selulosa bakteri ditunjukkan melalui Gambar 5 :

Gambar 5. Struktur selulosa bakteri (Festucci-Buselli,Otoni, and Joshi, 2007) Meskipun selulosa bakteri mempunyai struktur kimia yang sama seperti selulosa yang berasal dari tumbuhan, selulosa bakteri tersusun oleh serat selulosa yang lebih baik yang dihasilkan oleh bakteri. Setiap serat tunggal dari selulosa bakteri mempunyai diameter 50 nm, dan selulosa bakteri terdapat dalam bentuk kumpulan serat-serat tunggal yang berdiameter sekitar 0,1-0,2 nm. Panjang seratnya tidak dapat ditentukan karena kumpulan serat-serat tunggal selulosa


12

saling melilit satu sama lain membentuk struktur jaringan. Diameter dari selulosa bentuk kristalin adalah 10–30 nm (Philips dan Williams, 2000). D. Aplikasi Selulosa Bakteri dalam Bidang Medis Selulosa mikrobial yang disintesis oleh Acetobacter xylinum menunjukkan kinerja yang cukup baik untuk dapat digunakan dalam penyembuhan luka. Selulosa bakteri juga mempunyai kerangka jaringan yang sangat baik dan hidrofilisitas yang tinggi sehingga dapat digunakan sebagai pembuluh darah buatan yang sesuai untuk pembedahan mikro (Hoenich, 2006). Selulosa bakteri menunjukkan kandungan air yang tinggi (98-99%), daya serap yang baik terhadap cairan, bersifat non-allergenik dan dapat disterilisasi tanpa mempengaruhi karakteristik dari bahan tersebut. Selulosa bakteri dapat digunakan sebagai pengganti kulit untuk merawat luka bakar yang serius karena karakteristiknya yang mirip seperti kulit manusia. (Ciechanska, 2004). Penutup luka yang ideal menurut Eldin, Soliman, Hashem dan Tamer (2008) serta Czaja et al. (2006) adalah sebagai berikut. Menyediakan lingkungan yang lembab bagi luka / permukaan penutup luka, melindungi luka secara fisik dari infeksi bakteri, steril, murah dan mudah digunakan, menyerap kelebihan eksudat tanpa kebocoran di permukaan penutup luka, menyerap bau luka, melindungi luka secara mekanik dan suhu, mampu menyediakan pori-pori yang digunakan untuk sirkulasi pergantian udara dan cairan, secara signifikan mengurangi rasa nyeri pada luka, tidak toksik, tidak mengandung pirogen, tidak mensensitasi dan tidak menyebabkan alergi baik pada pasien maupun pada staf


13

medis, tidak menempel di luka dan ketika dilepas tidak menyebabkan rasa nyeri atau trauma pada luka. E. Acetobacter xylinum Bakteri Acetobacter xylinum berbentuk elips atau tongkat yang melengkung, memiliki lebar 0,5-1 µm dan panjang 2-10 µm. Acetobacter merupakan bakteri aerob, yang memerlukan respirasi dalam metabolisme. Bakteri Acetobacter xylinum mampu mengoksidasi glukosa menjadi asam glukonat dan asam organik lain pada waktu yang sama. Sifat yang paling menonjol dari bakteri itu adalah memiliki kemampuan untuk mempolimerisasi glukosa menjadi selulosa. Acetobacter dapat mengoksidasi etanol menjadi asam asetat, juga dapat mengoksidasi asetat dan laktat menjadi CO2 dan H2O (Warisno, 2004). Acetobacter xylinum menghasilkan selulosa sebagai produk metabolit sekunder, sedangkan produk metabolit primernya adalah asam asetat. Semakin banyak kadar nutrisi, semakin besar kemampuan menumbuhkan bakteri tersebut maka semakin banyak selulosa yang terbentuk (Çoban dan Biyik, 2011) Acetobacter xylinum mampu mensintesis selulosa dari gula yang dikonsumsi. Nata yang dihasilkan berupa pelikel yang mengambang dipermukaan substrat. Untuk dapat menghasilkan massa yang kokoh, kenyal, tebal, putih dan tembus pandang, perlu diperhatikan suhu inkubasi, komposisi, dan pH medium (Warisno, 2004). Beberapa faktor menurut Warisno (2004) yang mempengaruhi pertumbuhan Acetobacter xylinum adalah sebagai berikut :


14

a) Sumber karbon Sumber karbon yang dapat digunakan dalam fermentasi nata adalah senyawa karbohidrat yang tergolong monosakarida dan disakarida. Pembentukan nata dapat terjadi pada media yang mengandung senyawa – senyawa glukosa, sukrosa, dan laktosa. Sementara yang paling banyak digunakan berdasarkan pertimbangan ekonomis, adalah sukrosa atau gula pasir. b) Sumber nitrogen Sumber nitrogen yang dapat digunakan dapat berupa ekstrak yeast dan kasein. Sumber nitrogen lainnya yang dapat digunakan atas dasar alasan ekonomis adalah urea, dan ammonium fosfat. c) Tingkat keasaman (pH) Meskipun bisa tumbuh pada kisaran pH 3,5 – 7,5 , bakteri Acetobacter xylinum sangat cocok tumbuh pada suasana asam (pH 4,3). Jika kondisi lingkungan dalam suasana basa, bakteri ini akan mengalami gangguan metabolisme selnya. d) Temperatur Adapun suhu ideal (optimal) bagi pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum adalah 280C – 310C. Kisaran suhu tersebut merupakan suhu kamar. Pada suhu di bawah 280C, pertumbuhan bakteri terhambat. Suhu diatas 310C, bibit nata akan mengalami kerusakan dan bahkan mati, meskipun enzim ekstraseluler yang telah dihasilkan tetap bekerja membentuk nata.


15

F. Staphylococcus aureus Bakteri adalah sel prokariotik tanpa klorofil yang khas, dan bersel tunggal (uniseluler). Bahan sel bakteri (sitoplasma dan intinya) dikelilingi oleh membran sitoplasma yang berfungsi mengendalikan keluar masuknya suatu bahan ke dalam sel. Bagian luar yang menutupi membran sitoplasma ialah dinding sel yang kaku yang mengandung peptidoglikan. Staphylococcus aureus merupakah salah satu bakteri gram positif yang ditemukan saat kulit mengalami luka/infeksi (Lay dan Sugyo 1992). Ciri bakteri gram positif adalah : memiliki struktur yang tebal (15-80 nm); dinding sel berlapis tunggal; memiliki kandungan lipid yang rendah (1-4%); dinding sel terdiri dari peptidoglikan yang lebih dari 50% bobot kering, ada asam teikoat (Pelczar dan Chan, 1986) Peptidoglikan adalah suatu polimer yang terdiri dari tiga macam bahan pembangun, yaitu asam N-asetil-glukosamin (NAG), Asam N-Asetil-Muramat (NAM) dan suatu peptida yang terdiri dari empat sampai lima asam amino, yaitu L-Alanin, D-Alanin, asam D-Glutamat dan Lisin atau diamino tinelat. Peptidoglikan ini memberikan bentuk dan kakunya dinding sel (Lay dan Sugyo 1992). Dinding sel bakteri gram positif dapat dilihat pada Gambar 6. Susunan kimiawi dari peptidoglikan khas untuk masing-masing bakteri NAG dan NAM merupakan komponen tetap, akan tetapi keragaman ada pada asam amino yang ada dan sifat ikatannya. Pelczar dan Chan (1986) menjelaskan bahwa perbedaan dinding sel inilah yang menyebabkan bakteri dibagi menjadi


16

dua kelompok berdasarkan respon yang berbeda terhadap pewarnaan Gram, yaitu bakteri Gram positif dan Gram negatif Bakteri gram-positif memiliki kandungan peptidoglikan yang tinggi dibandingkan dengan bakteri gram-negatif. Bakteri gram-positif memiliki asam teikoat, polimer yang bersifat asam yang mengandung ribitol fosfat atau gliserol fosfat. Asam teikoat ini bermuatan negatif, sehingga menyebabkan muatan negatif pada permukaan sel bakteri gram-positif (Lay dan Sugyo 1992).

Gambar 6. Struktur dinding sel bakteri gram positif (Lay dan Sugyo 1992) Asam teikoat berikatan dengan asam muramat pada peptidoglikan secara kovalen. Adanya gugus fosfat dari asam teikoat, membuat asam teikoat bermuatan negatif. Sehingga asam teikoat ini berperan dalam menjaga keseimbangan dinding sel bakteri gram positif dengan memberikan muatan negatif pada dinding sel bakteri (Lay dan Sugyo, 1992).


17

G. Kitosan Kitosan merupakan polimer linier yang tersusun oleh 2000-3000 monomer N-asetil-D-glukosamin dalam ikatan β-(1-4), tidak toksik dengan LD50 setara dengan 16 g/kg BB dan mempunyai berat molekul 800 KDa. (Muzzarelli, 1997; Shahidi, Arachchi, dan Jeon, 1999). Kitosan merupakan senyawa kitin yang sudah mengalami deasetilasi. Kitosan merupakan komponen mayoritas yang menyusun dinding sel dari jamur tertentu, terutama spesies Zygomycetes. Sekarang ini kitosan telah diproduksi secara komersial melalui deasetilasi kitin yang diperoleh dari crustaceae (Muzzarelli, 1997). Gambar 7 menunjukkan struktur dari kitosan.

Gambar 7. Struktur kitosan (Kumar, 2004) Kitosan

memiliki

sifat

biodegradable

dan

biokompatibel,

tidak

mengandung racun dan banyak digunakan dalam industri. Kitosan dan turunannya merupakan antimikroba alami dan beberapa studi telah membuktikan kemampuan kitosan sebagai antimikroba (Jin Xiaoxiao, Wang, dan Bai, 2009). Pelzcar dan Chan (1986) mengungkapkan mekanisme penghambatan senyawa

antimikroba yaitu, (1) menghambat sintesis dinding sel; (2)

menghambat keutuhan permeabilitas membran sitoplasma, sehingga terjadi kebocoran zat nutrisi dari dalam sel; (3) denaturasi protein sel; (4) merusak sistem


18

metabolisme sel dengan menghambat kerja enzim intraseluler; dan (5) menghambat sintesis protein yang menyebabkan kerusakan total sel. Kitosan memiliki reaktivitas kimia yang baik karena mempunyai sejumlah gugus hidroksil (OH) dan gugus amin (NH2) pada rantainya. Kitosan adalah contoh polisakarida yang bersifat basa dan merupakan suatu heteropolimer (Kumar, 2004). H. Karakteristik Kitosan Kitosan merupakan padatan putih yang tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali, dan asam mineral, dalam berbagai kondisi. Kitosan larut dalam asam formiat, asam asetat, dan asam organik lainnya dalam keadaan dipanaskan sambil diaduk. Kitosan larut dalam asam mineral pekat, apabila dalam kondisi yang bagus diperoleh dalam bentuk endapan. Namun dengan asam nitrat, kitosan yang terbentuk adalah kitosan nitrat yang sukar larut. Pelarut yang paling sering digunakan adalah asam asetat. Kelarutan kitosan yang paling baik adalah dalam larutan asam asetat 2% (Nadarajah, 2005) Parameter lain yang berpengaruh pada sifat kitosan adalah berat molekul (BM) dan derajat deasetilasi (DD). Derajat deasetilasi menunjukkan berkurangnya gugus asetil dari kitin menjadi gugus amino pada kitosan. Penentuan DD dapat dilakukan dengan beberapa metode, seperti titrimetri HBr, spektroskopi IR, X-Ray Diffraction dan spektroskopi 1H NMR. Penentuan DD dengan spektroskopi IR dilakukan dengan metode base line. Berikut ini rumus untuk perhitungan DD seperti ditunjukkan oleh Persamaan 1. DD = 100 –

𝐴1655 𝐴3450

𝑥

100 1,33

……………………………………………... (1)


19

Keterangan: DD = Derajat Deasetilasi A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1 yang menunjukkan serapan karbonil dari amida. A3450 = absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1 yang menunjukkan serapan hidroksil dan digunakan sebagai standar internal. Faktor 1,33 merupakan nilai perbandingan

𝐴1655 𝐴3450

untuk kitosan terdeasetilasi

100% (Khan, Peh dan Chang, 2002). I. Gliserol Gliserol adalah senyawa poliol netral, dengan rasa manis, tidak berwarna, cairan kental dengan titik lebur 200 C dan memiliki titik didih yang tinggi yaitu 2900 C. Gliserol dapat larut sempurna dalam air dan alkohol, tetapi tidak dalam minyak. Sebaliknya banyak zat dapat lebih mudah larut dalam gliserol dibanding dalam air maupun alkohol. Oleh karena itu gliserol merupakan pelarut yang baik (Goudung, 2004). Senyawa poliol banyak digunakan sebagai pemlastis maupun pemantap. Senyawa poliol ini dapat diperoleh dari hasil industri petrokimia, maupun langsung dari transformasi minyak nabati dan olahan industri oleokimia. Dibandingkan dengan hasil industri petrokimia, senyawa poliol dari minyak nabati dan industri oleokimia dapat diperbaharui, sumbernya mudah diperoleh, dan juga akrab dengan lingkungan karena mudah terdegradasi dalam alam (Goudung, 2004).


20

J. Analisis Gugus Fungsi dengan Spektofotometri Infra Merah Analisis kualitatif, dilakukan untuk mengetahui ada atau tidaknya absorbsi pada frekuensi tertentu dan merupakan penanda ada tidaknya gugus fungsional tertentu. Penggunaan spektrofotometri infra merah pada bidang kimia organik menggunakan daerah dari 650-4000 cm-1 (15,4-2,5 μm) (Sastrohamidjojo, 2007). Gugus fungsional dalam molekul dianalisis secara kualitatif dengan melihat bentuk spektrumnya yaitu dengan melihat puncak spesifik yang menunjukkan jenis gugus funsgional. Analisis secara kuantitatif dilakukan berdasarkan hukum Lambert-Beer, ditunjukkan pada Persamaan 2. A = log (Io/I) = a x c x l…………………………………………….(2) Keterangan : A = absorbansi Io = intensitas sinar masuk I = Intensitas sinar yang ditransmisikan a = koefisien absorpsi (M-1 cm-1) c = konsentrasi zat (M) l = panjang lintasan (cm) Untuk mengoreksi kesalahan yang timbul akibat adanya overlap puncak absorpsi, maka garis dasar (base line) dalam spektrum infra merah harus dibuat seperti ditunjukkan pada Gambar 9, I dan Io ditentukan sebagai intesitas transmisi pada garis dasar. Absorbansi (A) pada frekuensi yang diberikan (dalam cm-1) terlihat pada Persamaan 3. Absorbansi (A) = log (Io/I) = log (AC/AB)……………………………(3)


21

Keterangan : AC= Io = intensitas sinar masuk AB= I = intensitas sinar yang ditransmisikan AC dan AB ditentukan dari spektrum infra merah seperti ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Metode mengkonstruksi garis dasar dalam spektrum infra merah (Sastrohamidjojo, 2007) Gambar 9 menunjukkan karakteristik serapan dari selulosa bakteri menunjukkan puncak di sekitar daerah 3350 cm-1 yang menunjukkan O-H stretching dan di sekitar daerah 2916,81 cm-1 yang menunjukkan CH stretching. Adanya pita di sekitar daerah 1649,8 cm-1 yang menunjukkan deformasi vibrasi dari molekul air yang terabsorbsi (Wonga, Kasapis dan Tan, 2009). Adapun karakteristik serapan dari kitosan ditunjukkan dengan puncak di sekitar 1559,17 cm-1 yang menunjukkan vibrasi stretching dari gugus amino kitosan dan di sekitar daerah 1333,5 cm-1 yang menunjukkan vibrasi dari C-H. Adanya pita di sekitar 3367,1 cm-1 menunjukkan vibrasi simetrik dari amina NH. Adanya puncak di sekitar daerah 2927,41 cm-1 menunjukkan vibrasi C-H. Adanya puncak di sekitar


22

daerah 896,73 cm-1 dan 1154,19 cm-1 berkaitan dengan struktur sakarida dari kitosan. Adanya puncak yang melebar di sekitar daerah 1080,91 cm-1 menunjukkan vibrasi stretching C-O (de Souza Costa-Junior, Pereira dan Mansur, 2009; Rao, Naidu, Subha, Sairam dan Aminabhavi, 2006). Gambar 9 menunjukkan contoh spektra inframerah dari selulosa bakteri dan kitosan.

Selulosa Bakteri

Kitosan

Gambar 9. Spektra inframerah dari selulosa bakteri dan kitosan (Anicuta, Dobre, Stroescu dan Jipa, 2010) Berdasarkan Gambar 9 dapat dikorelasikan untuk memudahkan dalam pembacaan gugus-gugus fungsi dari spectra inframerah yang didapatkan. Hasil korelasi disajikan pada Tabel II.


23

Tabel II. Hasil korelasi gugus fungsi No 1 2 3 4 5

Serapan Selulosa (cm-1) 3430 2919 1659 1422

Serapan Kitosan (cm-1) 3430 2919 1637 1597 1422

6 7

1374 1158

1378 1154

8

1067

1072

K.

Keterangan serapan

Referensi

-OH dan –NH stretching -CH stretching C=O stretching -NH bending (amide II) -CH dan –NH bending vibrations -CH3 bending vibrations Anti-symmetric stretching of the C-O-C bridge Skeletal vibrations involving the C-O stretching

Stefanescu et al. (2011)

Analisis Permukaan dengan Teknik Scanning Electron Microscopy (SEM)

Foto SEM dibuat berdasarkan deteksi elektron sekunder atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut discan dengan sinar elektron. Elektron sekunder atau elektron pantul yang terdeteksi, kemudian sinyalnya diperkuat, besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Pada layar CRT tersebut, gambar struktur objek yang sudah diperbesar dapat terlihat (Utami, 2007). Contoh foto hasil SEM dtunjukkan pada Gambar 10. Elektron yang berinteraksi dengan atom akan memproduksi sinyal berupa informasi mengenai topografi permukaan sampel, komposisi, dan lainnya. Membrane selulosa bakteri secara umum akan berbentuk jalinan pita yang halus (Gambar 10). Pengamatan morfologi permukaan terhadap membrane kitosan, akan menunjukkan hasil berupa permukaan yang halus, rata, seragam dan padat (Lin et al. 2006)


24

Gambar 10. Foto SEM Selulosa bakteri (Freire, Silvestre, Gandini dan Neto, 2011) L.

Analisis kristalinitas dengan Difraksi Sinar X (XRD)

Difraksi sinar X merupakan metode analisis yang didasarkan pada hamburan cahaya pada kisi kristal yang dikenai sinar X. Teknik ini memungkinkan determinasi derajat kristalinitas sampel beserta data kristalografik lainnya (Braun, et al. 2005). Derajat kristalinitas dari suatu polimer akan mempengaruhi aktivitas polimer tersebut, selain itu derajat kristalinitas berhubungan dengan struktur rantai polimer. Semakin linier rantai polimer maka derajat kristalinitasnya akan semakin besar, sehingga bersifat semakin kristalin, sebaliknya apabila strukturnya bercabang maka akan cenderung bersifat amorf. XRD sangat penting untuk analisis polimer karena XRD dapat memperlihatkan indeks dari struktur kristal, dan derajat kristalinitas (Rosida, 2007). Menurut Anggraeni (2003), derajat kristalinitas dapat ditentukan dengan cara menghitung perbandingan luas difraksi kristalin terhadap luas total difraksi (amorf dan kristalin) seperti ditunjukkan oleh Persamaan 4. Derajat kristanilitas =

Luas kristalin Luas kristalin +amorf

x 100 %..................................(4)


25

Contoh hasil difraksi sinar-X dari selulosa dan kitosan dapat dilihat dari Gambar 11.

Gambar 11. Difraktogram XRD dari selulosa bakteri dan kitosan (Stefanescu et al., 2012) M. Antibakteri Antibakteri diartikan sebagai zat yang dapat menggangu pertumbuhan dan metabolisme bakteri (Pelzcar dan Chan, 1986). Berdasarkan aktivitasnya, zat antibakteri dibedakan menjadi dua, yaitu yang memiliki aktivitas membunuh yang dikenal dengan bakterisidal seperti penisilin, basitrasin, dan neomisin, dan yang memiliki aktivitas menghambat pertumbuhan atau dikenal dengan bakteriostatik seperti tetrasiklin, kloramfenikol, dan novobiosin (Pelzcar & Chan 1986). Penggolongan antibiotika/antibakteri berdasarkan cara kerjanya terhadap bakteri menurut Lüllmann, Mohr, Hein & Bieger (2005) adalah sebagai berikut : a. Antibiotika yang bekerja dengan menghambat sintesis dinding sel bakteri, misalnya penisilin, sefalosporin, carbapenem, basitrasin, vankomisin, sikloserin.


26

b. Antibiotika yang mengganggu keutuhan membran sel mikroba, yang termasuk kelompok ini adalah polimiksin, golongan polien serta berbagai antibakteri kemoterapetik. c. Antibiotika yang bekerja dengan menghambat sintesa protein, yang termasuk golongan ini adalah kloramfenikol, eritromisin, linkomisin, tetrasiklin dan antibiotika golongan aminoglikosida. Penggolongan antibiotika berdasarkan gugus kimanya menurut Katzung (2007) adalah sebagai berikut : a. Senyawa Beta-laktam dan Penghambat Sintesis Dinding Sel Lainnya. Mekanisme aksi penisilin dan antibiotika yang mempunyai struktur mirip dengan β-laktam adalah menghambat pertumbuhan bakteri melalui pengaruhnya terhadap sintesis dinding sel. Dinding sel ini tidak ditemukan pada sel-sel tubuh manusia dan hewan, antara lain: golongan penisilin, sefalosporin dan sefamisin serta betalaktam lainnya. b. Kloramfenikol, Tetrasiklin, Makrolida, Clindamisin dan Streptogramin. Golongan agen ini berperan dalam penghambatan sintesis protein bakteri dengan

cara

kloramfenikol,

mengikat tetrasiklin,

dan

mengganggu

makrolida,

ribosom,

klindamisin,

antara

lain:

streptogramin,

oksazolidinon. c. Aminoglikosida Golongan Aminoglikosida, antara lain: streptomisin, neomisin, kanamisin, amikasin, gentamisin, tobramisin, sisomicin, etilmicin, dan lain-lain. d. Sulfonamida, Trimethoprim, dan Quinolones


27

N. Pengujian Aktivitas Antimikroba Menurut Pelzcar dan Chan (1986) terdapat dua cara pengujian antibakteri, yaitu teknik dilusi dan teknik difusi. Teknik dilusi yaitu dengan mencampur zat antibakteri dengan medium yang kemudian diinokulasi dengan bakteri uji. Dasar pengamatannya adalah dengan melihat tumbuh tidaknya bakteri uji tersebut. Ada 2 cara teknik dilusi, yaitu cara penipisan lempeng agar dan cara pengenceran tabung. Pada teknik difusi, zat yang akan ditentukan aktivitas antibakterinya berdifusi pada lempeng agar yang telah ditanami bakteri. Dasar pengamatannya adalah ada atau tidaknya zona hambatan pertumbuhan bakteri. Teknik difusi ini ada 3 macam cara, yaitu cara parit (ditch), cara lubang/cawan (hole/cup) dan cara cakram (disc). Todar (1997) mengemukakan bahwa ketentuan kekuatan antibiotikantibakteri antara lain, daerah hambatan 20 mm atau lebih berarti sangat kuat, daerah hambatan 10 sampai 20 mm berarti kuat, daerah hambatan 5 sampai 10 mm berarti sedang, dan daerah hambatan 5 mm atau kurang berarti lemah. O. Landasan Teori Selulosa bakteri dapat dibuat dari bahan dasar limbah ketela rambat melalui proses fermentasi yang dilakukan oleh bakteri Actobacter xylinum. Selulosa bakteri ini memiliki sifat bioaktif dimana dapat digunakan sebagai perawatan sementara untuk luka bakar. Kelemahan selulosa bakteri ini adalah mudah menyerap air dari lingkungan sekitar sehingga kemungkinan bakteri lain tumbuh pada biomaterial ini sangat besar. Oleh karena itu dilakukan suatu


28

modifikasi pada selulosa bakteri dengan menambahkan bahan lain tertentu, salah satunya adalah kitosan. Kitosan sendiri ini bersifat sebagai bakteriostatik serta mempercepat regenerasi sel pada kulit yang rusak. Penambahan kitosan ini diharapkan dapat meningkatan sifat bioaktif dari selulosa bakteri. Untuk mengetahui karakterisasi membran yang terbentuk maka dilakukan analisis karakteristik membran yang meliputi analisis gugus fungsi, serta analisis permukaan membran. Untuk mengetahui

nilai

aktivitas

antimikroba

dari

membran

(selulosa,

selulosa+kitosan+gliserol, kitosan) maka dilakukan pengujian dengan metode difusi cakram (disk), sehingga dapat memberikan nilai aktivitas antimikroba selulosa bakteri terhadap Staphylococcus aureus yang dapat teramati dari % daya hambat. P. Hipotesis 1. Selulosa bakteri dapat dibuat dengan bahan air cucian ketela rambat, dan dapat dimodifikasi dengan penambahan kitosan, serta memiliki karakteristik (gugus fungsi, morfologi permukaan, dan kristalinitas) yang berbeda dibandingkan selulosa bakteri tanpa modifikasi.. 2. Modifikasi selulosa bakteri dengan penambahan kitosan akan memberikan aktivititas antimikroba. .


29

BAB III METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian Penelitian ini merupakan jenis penelitian yang bersifat eksperimental murni dengan rancangan pola searah. B. Variabel Penelitian Variabel dalam penelitian ini terdapat dua variabel, yaitu : 1.

Variabel utama Variabel utama dalam penelitian ini meliputi : a.

Variabel bebas : Konsentrasi kitosan yang ditambahkan dalam preparasi sediaan biomaterial selulosa bakteri.

b. Variabel tergantung 1) Karakteristik biomaterial yang dihasilkan (gugus fungsi, morfologi permukaan, serta kristalinitas) 2) Diameter zona hambat yang dihasilkan oleh biomaterial selulosa bakteri-kitosan terhadap pertumbuhan Staphylococcus aureus. 2.

Variabel pengacau Variabel pengacau dalam penelitian ini meliputi : a. Variabel pengacau terkendali : tempat tumbuh tanaman, usia tanaman, waktu panen, cara panen, media pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus (MHA), suhu inkubasi (37oC), lama inkubasi (7 hari).


30

b. Variabel pengacau tak terkendali : kelembaban dan kemurnian kitosan, kondisi bakteri. C. Definisi Operasional 1. Selulosa bakteri adalah polimerisasi glukosa yang merupakan hasil fermentasi bakteri Acetobacter xylinum selama 7 hari. 2. Ketela rambat adalah ketela yang tumbuh merambat di atas tanah yang memiliki varietas bermacam-macam. Pada penelitian ini ketela rambat yang digunakan adalah ketela rambat dengan varietas berwarna putih. 3. Limbah ketela rambat adalah limbah cair yang dihasilkan dari proses pencucian ketela rambat pada saat pembuatan tepung ketela rambat. 4. Kitosan adalah senyawa hasil deasetilasi chitin, terdiri dari unit N-asetil glukosamin dan N-glukosamin. 5. Staphlococcus aureus ATCC 25923 merupakan bakteri gram positif yang diperoleh dari Laboratorium Balai Kesehatan Yogyakarta. 6. Film adalah lembaran tipis dari biomaterial yang telah dikeringkan. 7. Metode difusi cakram adalah metode pengukuran daya hambat suatu bahan obat terhadap mikroorganisme tertentu dengan mengukur zona radikal yang terbentuk di sekeliling cakram. 8. Kristalinitas adalah nilai yang menyatakan perbandingan daerah kristal suatu polimer dengan nilai kristal+amorf yang dapat menunjukkan keteraturan struktur suatu material.


31

9. Analisis struktur morfologi merupakan analisis untuk melihat bentuk morfologi/kenampakan dari biomaterial baik kenampakan bentuk permukaan maupun kenampakan bentuk melintang D. Alat dan Bahan 1. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : Spektrofotometer IR (IR Shimadzu Prestige-21), seperangkat instrumen SEM (Jeol JSM T300), fine coat ion sputter (Jeol JFC 1100), alat XRD (Rigaku Multiflex 2 kW), pendingin (Rigaku), timbangan digital (Mettler-Toledo B.V.PC 2000), oven drying (Memmert BE 500), autoklaf (ALP Co.,Ltd. Model KT-40), magnetic stirrer-hot plate (Heidolph MR 2002), seperangkat alat gelas (Pyrex dan Duran), Nampan (Lion Star dengan dimensi 230x176x39 mm), spatula, magnetic stirrer, timbangan, pisau, talenan, gunting (Han Kwang Korea), blender (Moulinex), baskom, cawan petri (Pyrex), kain mori, plastik, toples, pH stik Merck, karet, kertas pembungkus, sendok, penggaris skala milimeter. 2. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah ketela rambat yang daging umbinya berwarna putih, kitosan kualitas teknis dari Chemix, urea kualitas teknis dari p.a E.Merck, asam asetat 25% dari p.a.E.Merck, alkohol 70 % kualitas teknis, asam asetat glasial kualitas teknis, gliserol kualitas teknis, NaOH kualitas p.a. buatan E.Merck, HCl kualitas p.a. buatan E.Merck, glukosa, supratul, aquades, pH stik buatan E.Merck, Staphylococcus aureus ATCC 25923 yang diperoleh dari Laboratorium


32

Mikrobiologi Balai Kesehatan Yogyakarta, kloramfenikol. media MuellerHinton Agar (MHA), media Brain Heart Infusion broth (BHI broth), starter Bakteri Acetobacter xylinum dari Chemix. E. Tata Cara Penelitian 1. Determinasi tanaman Determinasi tanaman ketela rambat ini dilakukan dengan bantuan seorang determinator. Cara determinasi dengan membandingkan ciri-ciri tanaman ketela rambat yang ditumbuhkan sendiri dengan ciri-ciri tanaman ketela rambat yang ada dalam web botani resmi (www.plantamor.com), serta mencocokkan dengan buku deskripsi tanaman ketela rambat menurut Huaman (1991). 2. Pemilihan bahan Umbi ketela rambat yang dipilih adalah umbi berwarna putih, kulitnya berwarna kekuningan, serta dengan kondisi yang baik, tidak belubang-lubang. Masa panen 110 hari setelah penanaman. Umbi didapatkan di pasar Klaten. 3. Preparasi Limbah Ketela Rambat Langkah-langkah yang dilakukan yaitu umbi dikupas, lalu dicuci sampai bersih. Kemudian umbi ditimbang sebanyak 500 gram, dipotong kecil-kecil lalu dimasukkan kedalam blender dan diberi air sebanyak 500 mL (perbandingan umbi dengan air adalah 1:1. Lalu diblender hingga menjadi bubur umbi (bentuk seperti jus). Lalu bubur umbi ini dimasukkan dalam kain mori untuk disaring dan diperas agar pati lolos dari saringan sebagai suspensi pati. Suspensi pati ini ditampung pada wadah pengendapan lalu bagian cairan


33

hasil penyaringan pertamanya langsung dipindahkan ke dalam botol plastik sambil dibiarkan selama 3 jam agar pati yang belum mengendap ini mengendap di dalam botol plastik. Cairan di atas endapan ini diambil untuk proses pembuatan biomaterial. 4. Pembuatan Kitosan Sebagai Pembanding Sejumlah 2 gram kitosan dilarutkan dalam 100 mL asam asetat 2% di atas hot plate. Pada nampan yang sudah dicuci dengan alkohol 70% dan di oven, kemudian larutan dituang dan diletakkan selama beberapa hari dalam ruangan inkubasi untuk menjamin penguapan solven secara sempurna. Setelah beberapa hari maka akan terbentuk produk membran yang transparan dan fleksibel. Produk ini lalu disimpan dalam toples yang sudah diberi silika gel sebelumnya (Eldin, Soliman, Hashem, Tamer, 2008) 5. Pembuatan Material Selulosa Bakteri Sebanyak 200 mL air limbah ketela rambat hasil penyaringan dituangkan ke dalam elenmeyer yang telah dilengkapi dengan magnetic stirer, kemudian ditambahkan 20 gram gula pasir dan 1 gram urea, dan diaduk hingga larut. Campuran diasamkan dengan penambahan asam asetat 25% hingga pH = 3-4, diaduk hingga larut. Selanjutnya dituangkan dalam keadaan panas ke dalam nampan yang telah disterilkan dengan alkohol 70% dan ditutup dengan kertas koran dan diplester pada beberapa bagian nampan. Larutan dalam wadah dibiarkan hingga suhu kamar, lalu ditambahkan 50 mL Acetobacter xylinum. Setelah ditambahkan Acetobacter xylinum, nampan diplester pada semua sisi hingga tertutup rapat. Lalu diinkubasi selama 7-14 hari pada suhu kamar.


34

Setelah 7-14 hari, lapisan pelikel yang terbentuk dicuci dengan aquabidest untuk menghilangkan residu media kultur, lalu dengan air panas, lalu lapisan pelikel ini ditimbang dengan timbangan digital. Setelah itu lapisan pelikel direndam dengan natrium hidroksida 3% selama 48 jam. Setelah 48 jam, lapisan pelikel dicuci kembali dengan aquadest, lalu direndam dengan asam klorida 3% selama 15 menit. Setelah 15 menit, lapisan pelikel dicuci kembali dengan aquadest hingga pH netral. Kemudian lapisan pelikel ditimbang, lalu lapisan pelikel dikeringkan dalam oven pada suhu 40-500C. Setelah kering, lapisan pelikel ini ditimbang, lalu dimasukkan dalam toples yang sudah diisi silika gel sebelumnya. (Chawla, Bajaj, Survase, Singhal, 2008). 6. Pembuatan Material Selulosa Bakteri + Gliserol + Kitosan (SGK) Sebanyak 200 mL air limbah ketela rambat hasil penyaringan dituangkan ke dalam Elenmeyer yang telah dilengkapi dengan magnetic stirer, kemudian ditambahkan 20 gram gula pasir dan 1 gram urea, dan 1.2 mL gliserol, kemudian diaduk hingga larut. Campuran diasamkan dengan penambahan asam asetat 25% hingga pH = 3-4, diaduk hingga larut. Selanjutnya dituangkan dalam keadaan panas ke dalam nampan yang telah disterilkan dengan alkohol 70% dan ditutup dengan kertas koran dan diplester pada beberapa bagian nampan. Larutan dalam wadah dibiarkan hingga suhu kamar, lalu ditambahkan 50 mL Acetobacter xylinum. Setelah ditambahkan Acetobacter xylinum, nampan diplester pada semua sisi hingga tertutup rapat. Lalu diinkubasi selama 7-14 hari pada suhu kamar. Setelah 7-14 hari, lapisan pelikel yang terbentuk dicuci dengan aquabidest untuk menghilangkan residu


35

media kultur, lalu dengan air panas, lalu lapisan pelikel ini ditimbang dengan timbangan digital. Setelah itu lapisan pelikel direndam dengan natrium hidroksida 3% selama 48 jam. Setelah 48 jam, lapisan pelikel dicuci kembali dengan aquadest, lalu direndam dengan asam klorida 3% selama 15 menit. Setelah 15 menit, lapisan pelikel dicuci kembali dengan aquadest hingga pH netral. Kemudian ditambahkan 2 gram kitosan yang telah dilarutkan dalam 100 mL asam asetat 2% dalam keadaan panas ke dalam wadah yang terdapat pelikel/membran selulosa bakteri. Pelikel kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 40-500C . Setelah kering, membran selulosa+kitosan+gliserol ini dimasukkan dalam toples yang berisi silika gel (Chawla et al. 2009). 7. Analisis Karakteristik Biomaterial : a. Analisis sifat fisik secara makroskopis. Analisis ini meliputi pengamatan dari warna, tekstur, bentuk dan transparansi dari masing-masing sampel. b. Analisis FT – IR Analisis ini menggunakan seperangkat alat FTIR dan dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA UII. Langkah-langkahnya adalah lapisan tipis atau pelikel yang diperoleh dari hasil fermentasi dijepit pada tempat sampel kemudian diletakkan pada alat ke arah sinar inframerah. Hasilnya akan direkam ke dalam kertas berskala berupa alur kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.


36

b. Analisis SEM Material selulosa kitosan bakteri dipotong sedemikian rupa, kemudian ditempatkan di atas tempat sampel yang terbuat dari kuningan. Sampel disepuh dengan dengan emas (coating) dengan alat ion coater selama kurang lebih 5 menit. Selanjutnya sampel dimasukkan ke unit elektron gun melalui bilik pergantian sampel. Kemudian sampel diset dengan bantuan mikrostage sampai mendapatkan fokus yang tepat. Tombol utama pada posisi ON dan diset detektor Accelerate voltage set, 20 kilo volt. c. Analisis kristalinitas dengan alat X-ray Diffraction (XRD) Uji XRD ini dilakukan dengan memakai instrumen X-Ray Diffraction yang dilakukan di Laboratorium XRD, Jurusan Teknik Geologi UGM. Langkah-langkahnya adalah lembaran film dipotong dengan ukuran 2x2 cm. Sampel tersebut kemudian dipasang di sample holder dan sampel diusahakan rata di atas sample holder. Selanjutnya pendingin alat XRD dihidupkan dan instrumen XRD dihidupkan lalu diatur kondisi alat dengan sudut putar 2θ = 2° sampai 80°, scan step = 0,04 dan scan speed = 4°/menit serta tegangan dan arus pada instrumen disesuaikan

dengan

standard

measurenment

dari

instrumen

dan

dirotasikan agar benar-benar terorientasi secara acak. Hasil uji ini berupa difraktrogra hubungan antara intensitas dan sudut 2θ.


37

8. Sterilisasi produk Produk biomaterial yang sudah dikeringkan ini lalu dibungkus dengan kertas coklat lalu diautoklaf dengan suhu 1210 C selama 15 menit. 9. Pengujian aktivitas anti mikroba 1. Pembuatan suspensi bakteri uji Isolat murni Staphylococcus aureus ditambahkan ke dalam media BHI broth yang diinkubasi pada 37oC selama kurang lebih 4 jam sampai kekeruhan Brain Heart Infusion broth (BHI broth) menyamai kekeruhannya McFarland no. 0,5 (Christoforus, 2010). 2. Pembuatan media Media yang digunakan untuk uji aktivitas antimikroba adalah MHA. Larutan MHA dituangkan ke dalam cawan petri sebanyak 25 mL dan dibiarkan beberapa saat hingga memadat (Christoforus, 2010). 3. Penanaman bakteri uji Hasil suspensi bakteri uji sebanyak 0,2 mL dimasukkan ke dalam media Mueller-Hinton Agar (MHA) dengan cara dioleskan secara merata dengan menggunakan kapas kirbi bauer, lalu didiamkan kurang lebih selama 5 menit (Christoforus, 2010). 4. Pemberian kontrol positif pada bakteri uji Sebagai kontrol positif, digunakan antibiotik Amoxicilin. Bakteri uji yang sudah ditanamkan pada Mueller-Hinton Agar kemudian diberi paper disk berisi amoxicilin tadi sebanyak 1 disk per plate. Kemudian inkubasikan pada 37oC selama 24 jam (Ardhuha dan Harapan, 2010).


38

5. Pemberian kontrol negatif pada bakteri uji Sebagai kontrol negatif, digunakan asam asetat. Sebanyak 20 µL asam asetat diteteskan pada paper disk. Bakteri uji yang sudah ditanamkan pada Mueller-Hinton Agar kemudian diberi paper disk berisi asam asetat tadi sebanyak 1 disk per plate. Kemudian inkubasikan pada 37oC selama 24 jam. 6. Pemberian biomaterial selulosa, selulosa+kitosan+gliseral, dan kitosan pada bakteri uji Bakteri uji yang sudah ditanamkan pada Mueller-Hinton Agar kemudian diberi potongan biomaterial selulosa yang sudah disterilisasi sebelumnya. Biomaterial selulosa ini dipotong serupa dengan bentuk dan ukuran paper disk yang bertindak sebagai kontrol positif dan kontrol negatif tadi. Diletakkan sebanyak 1 potongan biomaterial per plate. Kemudian inkubasikan pada 37oC selama 24 jam. Hal yang sama juga dilakukan untuk membran kitosan dan selulosa bakteri+kitosan+gliserol. 7. Pengukuran zona hambat Pengukuran zona hambat dilakukan dengan mengukur diameter zona hambat dalam millimeter, kemudian dihitung persentase kekuatan aktivitas daya hambat dihitung menggunakan rumus berikut : (diameter zona hambat zat uji – kontrol negatif) % daya hambat =

.. x 100% (diameter zona hambat kontrol positif) positif) (Ardhuha, dan Harapan, 2010).

(5)


39

F. Analisis Data

1. Analisis karakteristik dari biomaterial yang terbentuk ini meliputi analisis sifat fisik secara makroskopik dan organoleptis, gugus fungsi, uji morfologi permukaan, dan uji kristalinitas untuk membran kitosan, membran selulosa, serta membran selulosa+kitosan+gliserol. 2. Analisis hasil untuk uji aktivitas anti mikroba dilakukan dengan mengukur zona jernih yang muncul (zona hambat)

menggunakan penggaris skala

milimeter, kemudian dihitung persentase daya hambat untuk setiap perlakuan (biomaterial selulosa+kitosan+gliserol, membran kitosan, selulosa bakteri, amoxicilin dan asam asetat).


40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik biomaterial selulosa bakteri dari limbah cair ketela rambat (Ipomoea batatas Poir) dengan penambahan kitosan sebagai material penutup luka dan mengetahui aktivitas antimikroba membran selulosa bakteri yang sudah ditambahkan kitosan. Aktivitas antimikroba ini terlihat dari zona hambat yang terbentuk. Penelitian ini merupakan suatu rangkaian penelitian untuk melihat aktivitas biomaterial selulosa dari limbah cair ketela rambat yang sudah dimodifikasi dengan penambahan kitosan terhadap Staphylococcus aureus. Rangkaian penelitian lain adalah mengetahui pengaruh pemberian kitosan pada membran selulosa bakteri sebagai material penutup luka pada tikus jantan galur Wistar dilihat secara makroskopis. A. Hasil Determinasi Tanaman Determinasi merupakan langkah penting dalam penelitian bila menggunakan tanaman sebagai sampel penelitian, agar diketahui kebenaran identitas tanaman yang digunakan. Determinasi tanaman juga menghindarkan peneliti agar tidak salah dalam pengambilan sampel. Determinasi dilakukan dengan bantuan seorang determinator. Pada penelitian ini, hasil determinasi menunjukkan bahwa tanaman ketela rambat yang digunakan tidak salah, yaitu tanaman ketela rambat yang memiliki umbi berwarna putih dan kulitnya berwarna kekuningan. Hal ini didapat dari


41

membandingkan ciri-ciri tanaman ketela rambat termasuk umbi yang digunakan dengan ciri-ciri yang ada pada literatur. Untuk literaturnya sendiri memakai sumber dari www.plantamor.com serta buku pustaka yang dikarang oleh Huaman (1991). Bagian tanaman yang dibandingkan adalah bagian daun, petiole dan umbinya. B. Hasil Pemilihan Bahan Berdasarkan determinasi yang dilakukan maka bahan yang dipilih sudah benar merupakan ketela rambat yang memiliki umbi berwarna putih. Umbi berwarna putih ini digunakan karena memiliki kandungan pati yang terbesar daripada umbi warna lainnya atau varietas lainnya. Menurut Kotecha dan Kadam (1998), kandungan pati dari umbi berwarna putih sebesar 28,79%. Pati ini diperlukan sebagai nutrisi untuk membuat membran selulosa bakteri. C. Preparasi Limbah Ketela Rambat Preparasi limbah ketela rambat dilakukan dengan memodifikasi cara kerja, dengan harapan dapat memudahkan untuk mendapatkan limbah ketela rambatnya. Setelah dicuci, umbi dipotong kecil-kecil dengan tujuan memudahkan proses pemblenderan untuk mendapatkan bubur umbi/ jus umbi. Setelah dilakukan penyaringan, lalu disimpan pada wadah pengendapan selama 3 jam untuk mengendapkan pati. Lalu setelah 3 jam dipindah ke botol plastik untuk diperlakukan dalam pembuatan biomaterial selulosa bakteri. Penggunaan cairan setelah 3 jam dikarenakan memiliki kandungan nutrisi yang melimpah dibandingkan bila sudah dibiarkan lebih dari 3 jam.


42

D. Pembuatan Membran Kitosan Membran kitosan dibuat dengan cara melarutkan 2 gram kitosan dalam 100 mL asam asetat 2%. Sebelumnya dilakukan orientasi dahulu untuk mendapatkan metode yang pas dalam melarutkannya. Hal yang perlu dicatat adalah dalam melarutkan kitosan tidak boleh menggunakan panas yang berlebihan, sebaiknya tidak dipanaskan. Hal ini akan berakibat larutan kitosan yang terbentuk akan mengalami Maillard reaction. Maillard reaction merupakan reaksi kimia yang terjadi antara asam amino dengan gula pereduksi akibat adanya pengaruh suhu. Umemura, Mihara dan Kawai (2010) melaporkan efek dari Maillard reaction antara glukosa dengan dalam membran kitosan ditemukan pada membran yang dilarutkan dalam asam asetat 1% dan dikeringkan dengan cawan petri pada suhu 500 C. Proses Mailard reaction ini dapat terjadi jika asam amino dengan gula pereduksi yang terdapat dalam senyawa berinteraksi secara kimia dengan bantuan suhu dan dalam kondisi yang kering. Warna yang terbentuk bila terjadi mailard reaction adalah coklat kehitaman, hal ini akan memperngaruhi penampilan serta penerimaan pasien bila diaplikasikan. Warna kitosan yang baik adalah berwarna kuning jernih. Berdasarkan hasil orientasi didapatkan bahwa kitosan dapat larut dalam asam asetat 2%. Hal ini dikarenakan kitosan memiliki gugus amino yang mudah terprotonasi yang terdapat dalam D-glucosamine unit. Gugus amino ini akan terprotonasi dengan adanya gugus asetil pada asam asetat, sehingga akan membentuk garam yang dapat larut dalam air (Inmaculada et al. 2009)


43

Untuk mempercepat pengeringan, maka larutan kitosan yang sudah diletakkan pada wadah, dibiarkan terbuka dan diangin-anginkan. Bila sudah kering, maka membran kitosan akan terlepas dari wadahnya dan bisa diambil untuk perlakuan selanjutnya. Hasil

membran

kitosan

yang

terbentuk

secara

makroskopik

dapat

digambarkan seperti Tabel III. Tabel III. Sifat fisik membran kitosan secara makroskopik No 1 2 3 4

Sifat Fisik Warna Tekstur Bentuk Transparansi

Hasil Pengamatan Kekuningan Halus Lembaran Transparan

Berdasarkan pengamatan secara makroskopik, terlihat bahwa membran kitosan yang terbentuk sangat tipis dan transparan. Gambar 12 memperlihatkan bahwa membran yang terbentuk sesuai dengan ciri-ciri seperti Tabel III.

Gambar 12. Membran kitosan


44

E. Pembuatan Membran Selulosa Pada pembuatan membran selulosa, perlu adanya penambahan gula pasir dan urea sebagai nutrisi tambahan untuk kelangsungan hidup bakteri Acetobacter xylinum. Gula pasir sebagai sumber karbon, sedangkan urea sebagai sumber nitrogen. Sumber karbon digunakan bakteri untuk proses metabolism bakteri, dan sumber nitrogen digunakan untuk proses metabolisme sel, karena merupakan penyusun protein (Chawla et al, 2009). Bakteri memerlukan sumber-sumber unsur hara seperti N, H, O dan C untuk menyusun lapisan selulosa. Jalur biosintesis menurut Holmes (2004) yaitu meliputi fosforilasi glukosa menggunakan enzim glukokinase, isomerisasi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa1-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase, sintesis UDP-glukosa oleh enzim UDPGpirofosforilase, dan sintesis selulosa oleh enzim selulosa sintase. Jalur biosintesis dapat ditunjukkan melalui Gambar 13.

UDP-glukosa

Selulosa

Glukosa-1-fosfat

Glukosa

Glukosa-6-fosfat

Asam Fosfoglukonat

Fruktosa

Fruktosa-1-fosfat

Fruktosa-6-fosfat

Siklus TCA

Gambar 13. Bagan biosintesis selulosa (Czaja et al, 2006)


45

Berdasarkan Gambar 13 tersebut tampak bahwa glukosa dan fruktosa diperlukan sebagai prekursor pembentukan selulosa sekaligus sebagai sumber karbon bagi metabolism bakteri. Glukosa dan fruktosa merupakan hasil hidrolisis dari sukrosa seperti yang ditunjukkan Persamaan 6 C12H22O11 + 2H2O Sukrosa

C6H12O6 + C6H12O6 …………………..(6) Glukosa

Fruktosa

Peran dari penggunaan limbah ketela rambat adalah menyediakan sumber karbon yang didapat dari pati ketela rambat. Sumber karbon ini diperlukan bakteri Acetobacter xylinum untuk proses metabolisme. Sumber karbon akan masuk ke dalam sel dan digunakan bagi penyediaan energi yang dibutuhkan bakteri untuk berkembang biak ( Hidayat, 2006). Hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan membran selulosa adalah kondisi lingkungan tumbuh dari bakteri Acetobacter xylinum. Dikarenakan bakteri ini hanya bisa tumbuh pada pH asam, dengan range pH 4-5. Untuk mendapatkan pH 4-5 maka setelah ditambahkan bakteri perlu adanya pengecekan pH, bila belum mencapai pH 4-5, maka perlu ditambahkan asam asetat hingga mencapai pH yang diinginkan. Bila kondisi lingkungan baik untuk pertumbuhan bakteri, maka bakteri akan dapat memetabolisme glukosa menjadi selulosa, sehingga didapatkan membran selulosa, bila bakteri tidak tumbuh, maka tidak akan terbentuk membran, melainkan masih dalam bentuk cair. Hal lainnya yang perlu diperhatikan adalah adanya oksigen. Bakteri Acetobacter xylinum ini merupakan bakteri aerob, sehingga memerlukan oksigen untuk melakukan proses metabolismenya. Oleh karena itu dalam membungkus


46

nampan tidak boleh terlalu rapat, karena dikhawatirkan oksigen sukar masuk kedalam nampan. Waktu fermentasi yang dilakukan adalah 7 hari, dikarenakan berdasarkan pengalaman, pada hari ketujuh, sudah terbentuk lapisan pelikel yang padat dan tebal. Bila kurang dari tujuh hari, dimungkinkan belum terbentuk sempurna lapisan pelikelnya.

Gambar 14. Membran Selulosa Berdasarkan Gambar 14, terlihat bahwa membran selulosa bakteri yang dihasilkan (sebelum dikeringkan) memiliki ciri-ciri secara makroskopis yaitu kenyal, kokoh, dan tebal, serta berwarna kuning kecoklatan. Kadang kala dijumpai tidak didapatkannya lapisan pelikel setelah fermentasi selama 7 hari. Fenomena ini terjadi bisa dikarenakan adanya cemaran mikroorganisme lain yang mengakibatkan adanya perebutan nutrisi antara bakteri Acetobacter xylinum dengan mikroorganisme lainnya. Bakteri Acetobacter xylinum akan kekurangan nutrisi sehingga sebelum 7 hari akan mengalami fase kematian. Bila bakteri Acetobacter xylinum tidak ada lagi, maka lapisan pelikel tidak dapat terbentuk. Kemungkinan lainnya adalah saat menuang bakteri ke dalam nampan, larutan yang berada dalam nampan masih terlalu panas, sehingga ketika dituang, bakteri Acetobacter xylinum langsung mati.


47

F. Pembuatan Membran Selulosa+Gliserol+kitosan (SGK) Pembuatan membran SGK ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan kitosan terhadap sifat dari membran yang terbentuk, meliputi karakteristik dan aktivitas antimikroba. Penambahan kitosan disini dengan menggunakan metode pelapisan, didasarkan pada penelitian Ariany dan Maharani (2011) yang menyebutkan bahwa kitosan yang dilapiskan pada kain katun dapat memberikan aktivitas antimikroba terhadap Staphylococcus aureus. Setelah membran selulosa bakteri terbentuk dengan sempurna, maka selulosa bakteri tersebut dicuci dengan aquadest, air hangat, dan kemudian direndam natrium hidroksida 3% selama 48 jam serta asam klorida selama 15 menit, lalu dicuci kembali dengan aquadest hingga mencapai pH netral. Perlakuan ini sesuai dengan perlakuan yang dilakukan oleh Chawla et al. (2009), dimana disebutkan bahwa setelah membran selulosa terbentuk, maka perlu dilakukan purifikasi dengan mencuci membran tersebut dengan aquadest, air panas, larutan natrium hidroksida 3% selama 48 jam, dan larutan asam klorida 3% selama 15 menit. Proses purifikasi bertujuan untuk mengurangi kandungan endotoksin yang terdapat dalam pelikel, serta melisiskan sel-sel bakteri, dikarenakan nantinya akan digunakan untuk menutupi luka. Membran selulosa yang sudah terbentuk lalu direndam dengan larutan kitosan 2%. Perendaman merupakan salah satu cara untuk melapisi membran selulosa bakteri dengan kitosan. Lalu dikeringkan pada suhu 36-400C didalam oven. Suhu tidak terlalu tinggi, dikarenakan untuk mencegah terjadinya mailard reaction.


48

G. Analisis Karakteristik Membran 1. Analisis Sifat Fisik Secara Makroskopis Analisis ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisik dari masing-masing membran yang dihasilkan, baik itu membran kitosan, membran selulosa bakteri dan membran selulosa+gliserol+kitosan. Hasil dari analisis ini tersajikan dalam Tabel IV. Tabel IV. Hasil pengamatan sifat fisik membran No

Sifat Fisik

1

Warna

2

Tekstur

3

Bentuk

4

Transparansi

Selulosa Bakteri Kuning kecoklatan Kasar Lembaran seperti kertas Tidak

Kitosan

Selulosa+kitosan+ gliserol

Kuning

Kuning kecoklatan

Halus Lembaran seperti kertas Transparan

Halus Lembaran seperti kertas Tidak

Pengamatan terhadap sifat fisik selulosa bakteri yang dilakukan ternyata memiliki kemiripan dengan pengamatan sifat fisik selulosa bakteri yang dilakukan oleh Pratomo dan Rohaeti (2011). Berdasarkan hasil pengamatan ini ternyata penambahan kitosan dan gliserol membuat tekstur dari membran yang terbentuk menjadi lebih halus dibandingkan dengan membran selulosa. Hal ini dikarenakan adanya penambahan kitosan akan mengisi rongga-rongga dari selulosa bakteri, sehingga permukaannya menjadi lebih halus. Adanya perubahan tekstur juga dimungkinkan adanya interaksi antara selulosa bakteri dengan kitosan (Chawla et al. 2009) Tekstur yang kasar bisa dikarenakan adanya rongga-rongga pada selulosa bakteri sebagai akibat pembentukan mikrofibril yang tidak merata. Hal ini terjadi


49

pada saat fermentasi oleh bakteri Acetobacter xylinum. Rongga-rongga ini akan terlihat jika dilakukan analisis morfologi permukaan dengan SEM. 2. Analisis Gugus Fungsi dengan Instrumen FT-IR Analisis ini bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi dari membran yang terbentuk (selulosa bakteri, kitosan, dan selulosa+kitosan+gliserol), serta untuk mengetahui interaksi antara kitosan dengan selulosa bakteri. Berikut ini akan disajikan hasil spektra IR dari serbuk kitosan, selulosa bakteri, dan selulosa+gliserol+kitosan.

Gambar 15. Spektra IR serbuk kitosan Pemeriksaan gugus fungsi kitosan dilakukan dikarenakan hampir seluruh proses penelitian menggunakan kitosan. Berdasarkan spektra IR kitosan dapat dihitung nilai derajat deasetilasinya (DD). Selain itu dapat digunakan sebagai pembanding bila dibandingkan spektranya dengan membran selulosa atau membran selulosa+kitosan+gliserol. Pembandingan spektra IR bertujuan untuk melihat jika ada interaksi antara membran selulosa dengan kitosan


50

Berdasarkan perhitungan dengan metode baseline, kitosan yang digunakan memiliki derajat deasetilasi (DD) sebesar 74,94 %. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Pillai, Paul dan Sharma (2009) yang menyatakan bahwa kitosan merupakan hasil deasetilasi kitin dengan derajat deasetilasi 60-90%. Selain itu berdasarkan Knurr (1982) menyebutkan bahwa syarat kitosan komersil adalah nilai derajat deasetilasi >70%. Hal ini membuktikan bahwa kitosan yang dijual dan digunakan memenuhi syarat secara komersil. Berdasarkan spektra IR (Gambar 15) ditemukan adanya serapan pita pada daerah 3444,41 cm-1 yang menunjukkan stretching NH dan stretching OH, dan pada daerah bilangan gelombang 1645,76 cm-1 yang menunjukkan serapan karbonil (C=O) khas amida dari N-Asetil glukosamin. Hal ini sesuai dengan penelitian Khan et al. (2002) yang menyatakan bahwa kitosan memiliki ciri pita serapan pada bilangan gelombang 1655 cm-1 dan bilangan gelombang 3450 cm-1. Hal ini memiliki kemiripan dengan Anicuta et al, (2010) yang melaporkan adanya karakteristik kitosan pada daerah 1559,17 cm-1 (stretching gugus amino) dan daerah 3367,1 cm-1 yang menunjukkan vibrasi NH simetrik. Berdasarkan spektrum tersebut maka dapat disimpulkan bahwa serbuk yang digunakan merupakan kitosan. Berdasarkan Gambar 16, terlihat pita serapan selulosa bakteri. Pita serapan pada bilangan gelombang 3419,44 cm-1 yang merupakan OH stretching, pada gelombang 2940,40 cm-1 yang menunjukkan serapan CH alifatik/ -CH stretching, pada bilangan gelombang 1654,91 cm-1 yang menunjukkan serapan C=O stretching pada ujung terminal dari selulosa bakteri, pada bilangan gelombang


51

1404,95 cm-1 yang menunjukkan serapan CH bending vibration, serta pada bilangan gelombang 1039,83 cm-1 yang menunjukkan serapan β-1,4-glikosidik.

Gambar 16. Spektra IR selulosa bakteri Hal ini hampir sama dengan peneitian Anicuta, et al., (2010), pita absorbsi karakterisitik selulosa muncul pada daerah bilangan gelombang 3350 cm-1 (stretching OH) dan 2916,81 cm-1 (stretching CH). Berdasarkan penelitian Stefanescu et al (2011) menyatakan bahwa serapan selulosa ada pada bilangan gelombang 3430 cm-1, 2919 cm-1, 1659 cm-1, 1422 cm-1, 1374 cm-1, 1158 cm-1, 1067 cm-1. Bila melihat penelitian sebelumnya, dapat dipastikan bahwa selulosa bakteri yang digunakan memiliki kemiripan dengan selulosa bakteri pada umumnya. Berdasarkan Gambar 17, terlihat pita serapan pada bilangan gelombang 3451,60 cm-1 yang menunjukkan serapan khas kitosan yaitu serapan gugus hidroksil dari unit β-glukosa, gugus –NH2 dari glukosamin dan –NH- amida dari N-Asetil glukosamin yang saling bertumpang tindih.


52

Gambar 17. Spektra IR selulosa+kitosan+gliserol Pita serapan lainnya yaitu pada bilangan gelombang 2359,86 cm-1 yang menunjukkan serapan C-H stretching, pada bilangan gelombang 1640,37 cm-1 yang merupakan serapan karbonil khas amida dari N-Asetil glukosamin. Bilangan gelombang 1640,37 cm-1 ini menunjukkan karakteristik kitosan yaitu adanya ikatan HN-COCH3 yang merupakan serapan amida kitosan yang berasal dari kitin yang belum terdeasetilasi. Apabila dilihat dari penelitian yang dilakukan oleh Stefanescu et al. (2012) yang menyatakan bahwa telah ditemukan pita baru di sekitar daerah 1640 cm-1 atau 1643 cm-1 dan di sekitar daerah 1565 cm-1 yang menunjukkan adanya C=O stretching (Amida I) dan –NH bending (Amida II), namun pada hasil penelitian tidak terbaca peak pada daerah bilangan gelombang 1500 cm-1, hal ini diperkirakan intensitasnya kurang kuat sehingga tertutupi oleh peak pada bilangan gelombang 1640,37 cm-1.


53

Tabel V. Hasil interpretasi gugus fungsi membran No

Membran

1

Selulosa

2

Kitosan

3

SGK

Bilangan Gelombang (cm-1) 3419,44 2940,40 1654,91 1404,95 1039,83 3444,41 2923,30 1645,76 1384,16 1154,70 1081,51 3451,60 2359,86 1640,37

Gugus Fungsi -OH -CH alifatik C=O stretching -CH bending vibration β-1,4-glikosidik -NH dan –OH -CH stretching C=O stretching (Amida I) C-H vibration Struktur sakarida Vibrasi stretching C-O Serapan –NH -CH stretching HN-COCH3

Gambar 17 menunjukkan dengan penambahan kitosan ini akan menyebabkan terjadinya penajaman dari puncak gugus –OH dari selulosa bakteri di sekitar bilangan gelombang 3400 cm-1. Adanya puncak ini menunjukkan kemungkinan terjadinya overlapping antara gugus –OH dengan gugus –NH2. Hal ini sesuai dengan penelitian yang diungkapkan oleh Anicuta et. al. (2010) yang menemukan adanya pergeseran pita yang semula di sekitar 3350,71 cm-1 bergeser menjadi 3349,75 cm-1 dan menjadi semakin lebar yang mengindikasikan adanya overlapping antara interaksi hidrogen dari gugus –OH dengan -NH2. Berdasarkan hasil spektrum ini menunjukkan bahwa terjadi interaksi hidrogen antara selulosa bakteri (gugus –OH) dengan kitosan (gugus –NH2). Spektra IR yang dihasilkan dapat di interpretasikan melalui Tabel V.


54

Berdasarkan hasil perhitungan intensitas peak dari masing-masing sampel dapat dilihat adanya perubahan intensitas gugus ketika dilakukan penambahan kitosan. Hasil perhitungan absorbansi tiap sampel ditunjukkan pada Tabel VI. Tabel VI. Hasil absorbansi selulosa dan selulosa+kitosan+gliserol No

Sampel

1

Selulosa

2

Selulosa+kitosan+gliserol

Gugus fungsi -OH C=O -OH C=O

Absorbansi 0.889 0.488 0.106 0.028

Berdasarkan hasil perhitungan absorbansi, terlihat bahwa terjadi penurunan absorbansi baik itu pada gugus fungsi –OH maupun pada gugus fungsi karbonil (C=O). Adanya penurunan absorbansi dikarenakan adanya interaksi antara gugus hidroksil dari selulosa bakteri dengan gugus -NH2 dari kitosan, sehingga mengurangi absorbansinya. Selain itu dapat dikarenakan adanya spektrum yang saling tumpang tindih. Berdasarkan literatur yang menyatakan bahwa pada daerah bilangan gelombang sekitar 3520-3200 cm-1 menunjukkan serapan gugus hidroksil (-OH), pada daerah bilangan gelombang 3500-3300 cm-1 menunjukkan serapan gugus amina (-RNH2), pada daerah bilangan gelombang 3500-3100 cm-1 menunjukkan serapan gugus –NH-amida. Ketiga gugus menunjukkan serapan pada daerah bilangan gelombang yang berdekatan, sehingga dapat terjadi tumpang tindih (Biemann, 1983). 3. Analisis Struktur Morfologi Analisis ini bertujuan untuk mengetahui bentuk dan perubahan permukaan dari suatu membran. Analisis ini menggunakan instrument SEM. Pada prinsipnya bila terjadi perubahan pada suatu membran, misalnya lekukan,patahan atau


55

perubahan struktur dari permukaan, maka bahan tersebut cenderung mengalami perubahan energi. Energi itu dapat dipancarkan, diserap ataupun dipantulkan. Cara kerjanya adalah sampel tidak bermuatan ini diberi dobel tape karbon khusus lalu sampel dilapisi dengan partikel emas dengan alat ion coating sputter. Pelapisan dengan emas agar sampel ini memiliki muatan, dengan adanya muatan pada sampel ini, akan memantulkan elektron yang ditembakkan dari instrumen, elektron yang dipantulkan akan ditangkap dan dideteksi oleh instrumen lalu dihasilkan dalam bentuk gambar yang ditampilkan melalui monitor. Hasil foto permukaan dari selulosa bakteri yang diberi penambahan kitosan terlihat pada Gambar 18.

Gambar 18. Foto Permukaan SEM Selulosa+kitosan+gliserol Gambar 18 menunjukkan bahwa tekstur dari permukaan membran selulosa yang diberi penambahan kitosan memiliki tekstur yang halus. Hal ini dikarenakan partikel-partikel kitosan mengisi rongga-rongga kosong dari selulosa bakteri. Terlihat pula bahwa kitosan (berwarna putih) terdapat pada permukaan membran


56

selulosa, hal ini membuktikan bahwa kitosan mampu melapisi membran selulosa bakteri. Berdasarkan gambar, ukuran partikel kitosan yang terlihat adalah 314 nm, 215 nm, dan 1,03 nm. Foto ini menggunakan perbesaran 7700x. Apabila dilihat secara

melintang,

terlihat

adanya

tiga

lapisan

dari

membran

selulosa+kitosan+gliserol (Gambar 19). Lapisan yang ditengah merupakan lapisan selulosa bakteri dan lapisan diatas dan dibawahnya merupakan lapisan kitosan. Berdasarkan gambar dapat disimpulkan bahwa kitosan mampu melapisi membran selulosa bakteri dan berikatan dengan selulosa.

Gambar 19. Foto penampang melintang selulosa+kitosan+gliserol Pada Gambar 20 menunjukkan adanya beberapa rongga serta bentuk yang tidak teratur. Hal ini menyebabkan tekstur dari membran selulosa menjadi lebih kasar.

Gambar 20. Foto permukaan membran selulosa


57

Apabila dilihat secara melintang (Gambar 21) menunjukkan bahwa selulosa bakteri hanya terdiri dari satu lapisan saja dengan karakteristik yang sama, yaitu menyerupai mikrofibril-mikrofibril. Selain itu juga terlihat adanya rongga-rongga yang menunjukkan pembentukan mikrofibril yang tidak merata.

Gambar 21. Foto penampang melintang selulosa bakteri Berdasarkan gambar-gambar yang sudah ditampilkan, dapat dibuktikan bahwa selulosa bakteri yang mendapat penambahan kitosan secara morfologi permukaan berbeda dengan morfologi selulosa bakteri itu sendiri. Hal ini sesuai dengan dugaan awal, bahwa kitosan dapat merubah morfologi permukaan dari selulosa bakteri dan dapat melapisi permukaan selulosa bakteri. 4. Analisis Kristalinitas dengan XRD Uji ini bertujuan untuk melihat pengaruh pemberian kitosan terhadap kristalinitas dari selulosa bakteri. Selulosa bakteri memiliki kristalinitas tinggi (70-90%) (Cai et al. 2009), sedangkan kitosan merupakan suatu polimer yang bersifat semikristalin (Saputro dkk. 2009). Berikut disajikan difraktogram dari masing-masing sampel.


58

Gambar 22. Difraktogram selulosa bakteri Gambar 22 menunjukkan adanya empat puncak dengan intensitas tinggi pada sudut 2θ = 18,10; 22,80; 31,70 dan 33,80. Berdasarkan penelitian yang dikemukakan oleh Meshitsuka dan Isogai (1996) beserta Hon (1996) yang menyatakan bahwa signal difraksi yang utama dari selulosa bakteri terdapat di sekitar daerah 2θ = 16,80; 22,60; 33,70; 34,90 dimana pada daerah tersebut selulosa bakteri ini memiliki fase kristalin pada bidang 101,002 dan 040 sedangkan perkiraan nilai persen kristalinitas dari selulosa bakteri ini adalah 72%. Persen kristalinitas selulosa bakteri dihitung dengan pendekatan luas segitiga. Luas kristal + luas amorf diperoleh dari luas total dibawah kurva – luas background lalu luas kristal dihitung dengan mengalikan tinggi puncak dengan FWHM yang diperoleh, lalu persen kristalinitas dihitung dengan menggunakan persamaan (4). Gambar 23 menunjukkan adanya puncak dengan intensitas lemah pada sudut 2θ = 14,20. Adanya puncak ini menunjukkan adanya kitosan yang berinteraksi


59

dengan selulosa bakteri, hal ini sesuai dengan penelitian yang dikemukakan oleh Samuels (1981), yang menyatakan bahwa kitosan dengan BM rendah maupun tinggi ini memiliki puncak pada difraktogram di sekitar daerah 2θ = 120.

Gambar 23. Difraktogram Selulosa+kitosan+gliserol Selain itu adanya puncak dengan intensitas tinggi di sekitar daerah 2θ = 22,8 0; 31,80 dan 32,20 ini menunjukkan adanya fase kristalin dari selulosa bakteri pada bidang 002 dan 040 sedangkan perkiraan nilai kristalinitas dari selulosa bakteri+gliserol+kitosan adalah 63%. Penurunan nilai kristanilitas yang semula 72 % menjadi 63 % dikarenakan adanya interaksi antara kitosan dengan selulosa bakteri. Penurunan ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Samuels (1981) bahwa kitosan mampu menurunkan kristalinitas dari selulosa bakteri karena adanya keberadaan kitosan yang bersifat amorf.


60

H. Pengujian Aktivitas Anti Mikroba Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui persen daya hambat dari membran selulosa yang sudah dimodifikasi dengan kitosan. Persen daya hambat sendiri prinsipnya adalah membandingkan antara diameter zona hambat selulosa+kitosan dengan diameter zona hambat kontrol positif, yang dalam pengujian ini menggunakan amoxicillin. Digunakan amoxicillin dikarenakan amoxicillin merupakan antibiotik yang dapat memberikan aktivitas anti mikroba terhadap Staphylococcus aureus. Untuk pengerjaan pengujian ini semua dilaksanakan di Laboratorium Balai Kesehatan Yogyakarta. Dilakukan disana dikarenakan ketersediaan bahan yang berupa media MHA (Mueler Hilton Agar), serta bakteri Staphylococcus aureus. Proses ini diawali dengan inokulasi bakteri Staphylococcus aureus pada media MH agar secara zig-zag. Setelah itu untuk mendapatkan kekeruhan yang diinginkan (0.5 McFarland) maka bakteri yang diinokulasikan tersebut diambil dengan jarum ose yang sebelumnya sudah dipijarkan, lalu dimasukkan ke dalam larutan fisiologis. Jarum ose perlu dipijarkan untuk menjamin sterilitas dari alat yang digunakan, agar yang tumbuh hanya bakteri staphylococcus aureus. Kemudian suspensi larutan fisiologis yang sudah diberi bakteri uji diukur kekeruhannya dengan alat turbidity meter. Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui apakah suspensi yang dibuat sudah menyamai tingkat kekeruhannya. Digunakan kekeruhan 0.5 McFarland, dikarenakan

berdasarkan

pengalaman,

bila

menggunakan

kekeruhan

1

MCFarland, maka bakteri yang tumbuh di media MHA terlalu banyak, sehingga


61

menyulitkan dalam pengamatan. Adanya jumlah bakteri yang lebih sedikit, diharapkan dapat memudahkan pengamatan zona hambatnya. Setelah didapatkan suspensi bakteri dengan tingkat kekeruhan 0.5 McFarland, maka suspensi itu dimasukkan ke dalam media MHA secara aseptis. Disini perlu keadaan

yang

aseptis

untuk

mencegah

terkontaminasinya

media

oleh

mikroorganisme lainnya. Cara untuk menjaga keadaan aseptis adalah dengan menyalakan api Bunsen, selalu memijarkan alat-alat yang akan digunakan, dan tidak berbicara saat melakukan perlakuan didepan media. Setelah suspensi bakteri dituang pada media, maka dilakukan perlakuan berikutnya dengan memasukkan kontrol positif (amoxicillin disk), kontrol negatif (asam asetat), serta potongan membrane selulosa, membran kitosan, dan membran selulosa+kitosan. Lalu didiamkan selama 24 jam yang merupakan waktu untuk membiarkan bakteri mengalami pertumbuhan di media MHA. Berdasarkan Tabel VII, dapat dilihat bahwa membran selulosa tidak memiliki aktivitas anti mikroba, hal ini sesuai dengan penelitian Frankel, Serafica, dan Damien, (2004) yang menyebutkan bahwa membran selulosa bakteri tidak memiliki aktivitas anti mikroba, oleh karena itu perlu adanya penambahan senyawa tertentu untuk dapat memberikan aktivitas antimikroba. Bila dilihat dari strukturnya, selulosa tidak memiliki gugus yang bebas yang dapat terprotonasi menjadi kationik alami, sehingga tidak dapat berikatan dengan biomolekul yang memiliki muatan negatif seperti dinding sel bakteri Staphylococcus aureus (Frankel, Serafica, dan Damien, 2004). Hasil yang didapat melalui pengujian ini dapat disajikan dalam Tabel VII.


62

Tabel VII. Hasil pengamatan aktivitas anti mikroba sampel biomaterial

Replikasi 1 2 3 4 5 Rata-rata diameter

Selulosa 0 0 0 0 0 0

Diameter Zona Hambat (mm) Kitosan Selulosa+Kitosan Amoxicilin 2% 2%+gliserol 0 8 30 0 7 31 0 7 33 0 8 32 0 8 33 0

7.6

31.8

Asam Asetat 0 0 0 0 0 0

Berdasarkan Gambar 24 menegaskan bahwa membran selulosa tidak memiliki aktivitas anti mikroba, dikarenakan tidak adanya zona hambat di sekeliling membran selulosa bakteri. Selulosa bakteri tidak memiliki zona hambat karena bila dilihat dari strukturnya, selulosa bakteri tersusun atas glukosa yang merupakan nutrisi bagi bakteri untuk tumbuh, oleh karena itu selulosa bakteri tidak dapat memberikan aktivitas anti bakteri.

Gambar 24. Hasil pengamatan aktivitas anti mikroba membran selulosa Berdasarkan Tabel VII, terlihat bahwa membran kitosan tidak memiliki zona hambat. Hal ini dimungkinkan karena membran kitosan mengalami biodegradasi oleh bakteri Staphylococcus aureus. Biodegradasi ini dikarenakan bakteri memiliki enzim yang dinamakan lysozym, merupakan enzim protease.


63

Berdasarkan penelitian Francis et al. (2000) dan penelitian Aiba (1992), mengatakan bahwa kecepatan degradasi berbanding terbalik dengan nilai derajat deasetilasi (DD), dan juga adanya gugus asetil akan membuat membran terdegradasi secara cepat oleh enzim. Berdasarkan penelitian sebelumnya bisa disimpulkan bahwa kitosan yang dipakai memiliki nilai derajat deasetilasi yang rendah, sehingga akan berakibat cepat terdegradasi oleh enzim lysozym. Nilai DD yang rendah menunjukkan masih adanya gugus asetil yang terdapat pada kitosan, semakin tinggi nilai DD, maka semakin berkurang gugus asetil dan digantikan gugus amino. Gugus amino inilah yang berperan dalam aktivitas anti mikroba dengan berinteraksi pada permukaan membran bakteri. Semakin banyak gugus amino maka aktivitas anti mikroba dari kitosan juga semakin meningkat, sedangkan bila gugus asetil lebih banyak daripada gugus amino, maka aktivitas anti mikroba semakin menurun dan cenderung tidak memiliki aktivitas. Berdasarkan perhitungan, didapatkan nilai DD kitosan sebesar 74,94 %. Dapat dikatakan nilai DD yang lebih besar dari 70 % sudah baik, namun dalam penelitian ini menunjukkan bahwa nilai DD yang sebesar 74,94 % belum mampu menunjukkan aktivitas anti mikrobanya. Menurut Francis et al. (2000), kitosan dengan derajat deasetilasi 90% menunjukkan aktivitas anti bakteri hingga 84 %. Oleh karena itu kitosan yang digunakan perlu dilakukan deasetilasi kembali.


64

Gambar 25. Hasil pengamatan aktivitas anti mikroba membran kitosan Gambar 25 menegaskan bahwa membran kitosan mengalami pelebaran, dalam hal ini berarti membran kitosan kemungkinan mengalami degradasi oleh enzim bakteri. Terlihat bahwa dibawah pelebaran kitosan ada bintik-bintik yang merupakan bakteri Staphylococcus aureus. Hal ini menyatakan bahwa membran kitosan yang dipakai tidak menghasilkan aktivitas anti bakteri. Tabel VII juga menunjukkan bahwa membran selulosa yang diberi penambahan kitosan ternyata memberikan aktivitas anti mikroba yang terlihat dari adanya zona hambat pada tiap replikasi.

Gambar 26. Hasil pengamatan aktivitas anti mikroba membran Selulosa+Kitosan+gliserol Gambar 26 menegaskan bahwa membran selulosa yang ditambahkan kitosan memberikan aktivitas anti mikroba. Adanya aktivitas anti mikroba dapat dijelaskan melalui mekanisme anti mikroba seperti berikut. Kitosan yang melapisi membran selulosa memiliki gugus amino bebas. Gugus amino bebas akan


65

terprotonasi membentuk polikationik dalam suasana asam, sehingga polisakarida kitosan bermuatan positif. Polikationik alami ini akan berkompetisi dengan ion Mg2+ untuk berinteraksi dengan gugus anionik pada dinding sel. Dinding sel bakteri bermuatan negatif sedangkan gugus amino yang terprotonasi bermuatan positif (NH3+). Adanya interaksi ini akan membentuk lapisan impermeable di sekeliling sel bakteri. Lapisan impermeable ini akan menghalangi transport molekul yang diperlukan oleh sel bakteri, sehingga sel bakteri tidak dapat melakukan metabolisme, dan akhirnya pertumbuhannya terganggu (Helander, 2001). Mekanisme lainnya adalah partikel kitosan masuk ke dalam sel bakteri secara permeasi yang kemudian menuju nukleus untuk menghalangi proses sintesis RNA dan protein (Liu et al. 2001). Bakteri gram positif memiliki muatan negatif dikarenakan adanya asam teikoat yang bersifat asam dan mengandung ulangan rantai gliserol fosfat dan ribitol fosfat. Adanya muatan negatif ini yang membuat gugus amino terprotonasi dari lapisan kitosan mampu berinteraksi dengan permukaan sel bakteri Staphylococcus aureus. Struktur asam teikoat ditunjukkan melalui Gambar 27.

Gambar 27. Struktur asam teikoat (Fischer, 1988; Ruhland dan Fiedler, 1990)


66

Apabila dilihat dari struktur asam teikoat, maka gugus NH3+ dari kitosan akan berikatan secara ionik dengan gugus fosfat dari asam teikoat yang terdapat pada ribitol fosfat dan gliserol fosfat. Apabila kitosan sudah berinteraksi dengan asam teikoat, maka akan membentuk lapisan impermeable yang akan menghalangi masuknya molekul-molekul yang diperlukan sel bakteri untuk bertumbuh dan berkembang biak, sehingga akan menghambat pertumbuhan dari bakteri itu sendiri. Mekanisme lainnya adalah kitosan yang belum terprotonasi (masih dalam bentuk NH2) akan mengikat logam berupa Ca2+ dan Mg2+ untuk membentuk suatu kompleks. Akibatnya Ca2+ dan Mg2+ tidak dapat berikatan dengan asam teikoat ataupun lipopolisakarida. Hal ini akan mengakibatkan terganggunya proses transfer molekul ke dalam sel. Berdasarkan diameter zona hambat yang dihasilkan jika dikaitkan dengan ketentuan kekuatan anti bakteri yang diungkapkan Todar (1997), maka membran selulosa+kitosan mempunyai potensi anti mikroba dengan kekuatan sedang (diameter 5-10 mm), karena rata-rata diameter zona hambat adalah 7,6 mm. Perhitungan persen daya hambat dapat dilihat pada Tabel VIII. Tabel VIII. Hasil perhitungan % daya hambat selulosa+kitosan+gliserol Sampel Selulosa kitosan R1 Selulosa kitosan R2 Selulosa kitosan R3 Selulosa kitosan R4 Selulosa kitosan R5 Rata-rata % daya hambat

% daya hambat 27 23 21 25 24 24


67

Berdasarkan hasil perhitungan ini, rata-rata persen daya hambat dari membran selulosa+kitosan adalah 24 %. Hal ini menunjukkan potensi aktivitas anti mikroba yang dimiliki membran selulosa yang dilapisi oleh kitosan. Penggunaan kontrol negatif untuk membuktikan bahwa aktivitas anti mikroba yang dihasilkan bukan dari pengaruh pelarut yang digunakan, dalam hal ini adalah asam asetat yang digunakan untuk melarutkan kitosan. Hasil yang didapat adalah tidak adanya zona hambat pada daerah kontrol negatif, yang berarti pelarut yang digunakan tidak memberikan aktivitas antimikroba. Hal ini mempertegas

bahwa

zona

hambat

yang

dihasilkan

membran

selulosa+kitosan+gliserol merupakan zona hambat yang berasal dari membran itu sendiri, tidak dipengaruhi oleh pelarut. Sebagai pembanding digunakan kontrol positif yang menunjukkan bahwa senyawa antibiotik yang digunakan benar-benar dapat membunuh bakteri Staphylococcus aureus. Antibiotik yang digunakan yaitu amoxicillin. Alasan penggunaan amoxicillin adalah karena merupakan antibiotik spektrum luas yang bisa digunakan untuk bakteri gram positif seperti Staphylococcus aureus (Katzung, 2007) Mekanisme aksi dari amoxicillin adalah dengan menghambat sintesis dinding sel bakteri. Mekanime aksinya sama seperti penisilin dikarenakan amoxicillin merupakan turunan dari penisilin. Amoxicillin akan berikatan dengan penisilin binding protein (PDP) pada dinding sel bakteri. Adanya ikatan antara amoxicillin dengan dinding sel ini akan membuat sel bakteri tidak dapat membentuk dinding sel secara sempurna. Ketidaksempurnaan ini akan


68

mengakibatkan sel bakteri mudah dimasuki oleh molekul-molekul besar lainnya, serta tidak mampu menjaga bentuk dinding selnya hingga akhirnya karena tidak tahan oleh tekanan (tekanan diluar sel lebih besar dari tekanan didalam sel) maka sel bakteri akan lisis (Katzung, 2007). Gambar 28 mempertegas bahwa amoxicillin mampu bertindak sebagai bakterisidal dengan potensi antimikrobial sangat kuat ( >20 mm).

Gambar 28. Aktivitas anti mikroba amoxicillin Berdasarkan Gambar 28 dapat diketahui bahwa zona hambat yang dihasilkan oleh amoxicillin paling besar diantara sampel lainnya. Hal ini dipertegas dengan rata-rata diameter zona hambat amoxicillin yaitu 31,8 mm.


69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan 1. Selulosa bakteri dapat dibuat menggunakan limbah ketela rambat. Selulosa bakteri yang terbentuk juga dapat dimodifikasi dengan penambahan kitosan yang menyebabkan perubahan sifat fisik selulosa bakteri, mengurangi absorbansi serapan gugus fungsi, merubah struktur morfologi permukaan selulosa bakteri, serta menurunkan kristalinitas dari selulosa bakteri. 2. Hasil modifikasi selulosa bakteri dengan kitosan mengakibatkan adanya zona hambat dengan diameter rata-rata zona hambat 7,6 mm. Rata-rata persen zona hambat dari membran selulosa yang ditambahkan kitosan adalah 24 %.

B. Saran 1. Perlu dilakukan optimasi penambahan kitosan agar didapatkan zona hambat yang lebih optimal, bila perlu dilakukan pemurnian kitosan lebih lanjut hingga didapatkan kitosan dengan derajat deasetilasi lebih dari 80%. 2. Perlu dilakukannya pengukuran bobot molekul dari kitosan yang digunakan, agar dapat menambah informasi dalam bidang mikrobilogi khususnya untuk pengujian antimikroba.


70

DAFTAR PUSTAKA

Aiba S. Studies on chitosan: 4. Lysozymic hydrolysis of partially N-acetylated chitosans. I J Biol Macromol 1992; 14(4): 225-8. Alexandra, B.R., Anna, P.W., Bogumila, P.,Alojzy, R., and Lukasz, L., 2005, Antibacterial And Antifungal Activity of Chitosan, Isah, Vol. 2, 406408. Anicuta, S-G, Dobre, L., Stroescu, M. and Iuliana Jipa, I., 2010, Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy For Characterization of Antimicrobial Films Containing Chitosan, Research, Faculty Applied Chemistry and Material Science, University Politehnica of Bucharest, Romania. Anonim, 2012, http://www.plantamor.com/index.php?plant=711 diakses tanggal 12 Juni 2013 Anggraeni D., 2003, Kajian biodegradasi Bioplastik Poli-β-hidroksialkanoat dengan Penambahan Pemlastis Dietil Glikol dan Dimetil Ftalat pada Media Cair Buatan, Skripsi, Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Ardhuha, F., Harapan, 2010, Uji Aktivitas Antimikroba Ekstrak Metanol Daun Sygyzium cordatum terhadap Eschericia coli dan Staphylococcus aureus Menggunakan Metode Kirby-Bauer, JIMKI vol. 1 no. 1, 4-5. Ariany, F. dan Maharani, D. K., 2011, Aktivitas Antibakteri Komposit KitosanSilika Sebagai Bahan Antibakteri Pada Kain Katun Dengan Variasi Suhu Cure, Prosiding Seminar Nasional Kimia Unesa 2011, Surabaya. Atalla, R.H.; Vanderhart, D.L. Native cellulose: A composite of two distinct crystalline forms. Science 1984, 223, 283–285 Biemann, K, 1983, Table of Spectral Data for Structure Determination of Organic Compounds. Germany : Springer-Verlag Berlin Heidelberg BPS. 2012. Statistik Indonesia. Biro Pusat Statistik- Jakarta. pp. 640 Braun, D., Cherdron, H., Rehahn, M., Ritter, H., Voit, B., 2005, Polymer Synthesis : Theory and Practice Fundamentals, Methods, Experiment 4th Edition, Springer-Verlag, Berlin, pp. 81 - 143


71

Burkatovskaya, M., et.al., 2006, Use of chitosan bandage to prevent fatal infections developing from highly contaminated wounds in mice. J.Biomat.USA. 27, 4157-4164. Cai, Z., Chen, P., Jin, H-J. and Kim, J., 2009, The effect of chitosan content on the crystallinity, thermal stability, and mechanical properties of bacterial cellulose-chitosan composites, JMES, Vol. 223, pp. 22252230. Çoban E.P dan Biyik H. 2011. Evaluation of different pH and temperatures for bacterial cellulose production in HS (Hestrin-Scharmm) medium and beet molasses medium. AJMR. 5 (9): 1037-1045. Chawla, P.R., Bajaj, I.B., Survase, S.A., Singhal, R.S., 2008, Microbial Cellulose : Fermentative Production and Application, Food Technol. Biotechnol, 47 (2), 107-124. Czaja, W., Krystynowicz, A., Bielecki, S. and Brown, R. M. Jr., 2006, Microbial cellulose-the natural power to heal wounds, Biomaterials, 27, pp. 145-151. Chen YM, Chung YC, Wang LW, Chen KT, Li SY. 2002. Antibacterial properties of chitosan in waterborne pathogen. J Environ Sci Health 37: 1379-1390. Christoforus, 2010, Pembuktian Transfer Resistensi Horizontal Melalui Uji Sensitivitas Antibiotik Beta-Laktam AntarBakteri Staphylococcus spp. Dari Kulit Anjing yang Luka, Laporan Penelitian, Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga, Surabaya. Ciechańska, D., 2004, Multifunctional Bacterial Cellulose/Chitosan Composite Material for Medical Applications, Fibres & Textiles in Eastern Europe,Vol. 12, No. 4, 48. Damanhuri, N., Basuki, Harijono dan A. Kasmo, 2005, Respon Tanaman Ubi jalar (Ipomoea batatas (L.) Lam) Kaya Antosianin Terhadap Lingkungan Tumbuh, Publikasi Jurnal Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Vol XVI No 3 Hal 4-10 De Souza Costa-Junior, E., Pereira, M. M., Mansur, H. S., 2009, Properties and biocompatibility of chitosan films modified by blending with PVA and chemically crosslinked, J. Mater. Sci.: Mater. Med., 20, pp. 553– 561. Eldin, M.S., Soliman, E.A., Hashem, A.L., Tamer, T.M., 2008, Chitosan Modified Membranes for Wound Dressing Applications:


72

Preparations, Characterization and Bio-Evaluation, Trends Biomater. Artif. Organs, 22, 158 – 168. EI-Ghaouth A, Arul J, Asselin A, Benhamou N. 1993. Antifungal activity of chitosan on two post-harvest pathogen of strawberry fruits. Phytooath 82: 398-402. El-Saied, H.; Basta, A.H.; Gobran, R.H. Research progress in friendly environmental technology for the production of cellulose products (bacterial cellulose and its application). Polym.-Plast. Technol. Eng. 2004, 43, 797–820. Epure, V., Griffon, E., Pollet, E. and Avérous, L., 2011, Structure and properties of glycerol-plasticized chitosan obtained by mechanical kneading. Carbohydrate Polymers,Vol.83, No.2, pp. 947-950. Festucci-Buselli, R. A., Otoni, W. C. and Joshi, C. P., 2007, Structure, Organization, and Functions of Cellulose Synthase Complexes in Higher Plants, Braz. J. Plant Physiol., Vol.19, No.1. Fischer, W. 1988. Physiology of lipoteichoic acids in bacteria. Adv. Microb. Physiol. 29:233-302. Francis

S, Matthew JK, Howard WT. Application of chitosanbased polysaccharide biomaterials in cartilage tissue engineering: a review. Biomaterials 2000; 21(24): 2589-98.

Freire, C. S. R., Silvestre, A. J. D., Gandini, A. and Neto, C.P., 2011, New materials from cellulose fibers. A contribution to the implementation of the integrated biorefinery concept, O PAPEL,Vol. 72, Num. 9, pp. 91–96. Goudung, D.U., 2004, Catalytic Epoksidation On Methyl Lindeate, J. Am.Oil, Chem. Soes. Hart, H.,Craine, L.E., and Hart, D.J., 2003, Kimia Organik edisi kesebelas, Jakarta, Erlangga. Helander I, Nurmiaho-Lassila E, Ahvenainen R, Rhoades J, Roller S. Chitosan disrupts the barrier properties of the outer membrane of Gramnegative bacteria. Int J Food Microbiol 2001; 71: 235-44. Hidayat. N., Padaga, M.C., dan Suhartini, S., 2006, Mikrobiologi Industri, Yogyakarta : Erlangga.


73

Hoenich, N., 2006, Cellulose for medical applications: past, present, and future. BioRes,1, pp. 270-280. Holmes,D., 2004, Bacterial Cellulose, New Zealand : Department of Chemical and Process Engineering University of Canterbury. Hon, D. N. S., 1996, Cellulose and its derivatives, In: Dumitriu S (ed) Polysaccharides in medicinal applications., New York: Marcel Dekker. Huamán, Z., 1991, Descriptors for Sweet Potato, Rome: International Board for Plant Genetic Resources, pp. 55-66. Inmaculada, A., Marian,M., Ruth,H., Ines,P., Beatriz,M., Niuris,A., Genma,G., Angelas,H., 2009, Functional Characterization of Chitin and Chitosan, Chemical Biology, 3, 203-230. Katzung, B. G. 2007. Basic & Clinical Pharmacology, Tenth Edition. United States : Lange Medical Publications. Khan, A., Peh, K. and Chang, S., 2002, Reporting degree of deacytelation values of chitosan : the influence of analytical methods, J. Pawn Pharmaceut. Sci., 5, 3. Knurr D. 1982. Function properties of chitin and chitosan. Food Science 47: 593595. Kotecha, PM., and Kadam, S.S., 1998, Sweet Potato, in Handbook of Vegetable Science and Technology (Salunkhe, D.K and S.S Kadam eds). Marcel Dekker Inc. New York. Kumar, D.P., Joydeep, D., and Tripathi, S.V., 2004, Chitin and Chitosan; Chemistry, Properties and Applications. JSIR. Vol. 63, 20-31 Lay BW, Sugyo H. 1992. Mikrobiologi. Jakarta: Rajawali Pers. Lin, S.J., Hsiao, W.C., Jee, S.H., Yu, H.S., Tsai, T.F., Lai, J.Y., Young, T.H., 2006, Study on the Effects of Nylon-Chitosan-Blended Membranes on the Spheroid-Forming Activity of Human Melanocytes, Biomaterials, 27, 5079 – 5088 Liu X, Yun L, Dong Z, Zhi L, Kang D. Antibacterial action of chitosan and carboxymethylated chitosan. JAPS 2001; 79(7): 1324-35. Lullmann H, Mohr K, Hein L, Bieger D. 2005. CAP. 3rd edition. America. Thieme. Hal 164


74

Meshitsuka, G. and Isogai, A., 1996, Chemical Structures of Cellulose, Hemicellulose and Lignin, New York: Marcel Dekker. Mourya, V. K. and Inamdar, N. N., 2008, Trimethyl Chitosan and Its Application in Drug Delivery, J. Mater Sci. : Mater Med, 20, pp. 1057-1079. Muzzarelli, R.A.A., 1997, Chitin, Oxford: Pergamon Press. Philips, G.O. and Williams, P.A., 2000, Handbook of Hydrocolloids, Cambridge: Woodhead Publishing Limited. Pillai, C. K. S., Paul, W. and Sharma, C. P., 2009, Chitin and chitosan polymers: Chemistry, solubility and fiber formation, PPS, Volume 34, Issue 7, pp. 641–678. Plzcar MJJr, Chan ECS. 1986. Dasar-dasar Mikrobiologi. Volume ke-1,2. Hadioetomo RS, Imas T, Tjitrosomo SS, Angka SL, penerjemah; Jakarta: UI-Pr. Terjemahan dari: Elements of microbiology. Pratomo, H. dan Rohaeti, E., 2010, Pembuatan Bioplastik dari Limbah Rumah Tangga sebagai Bahan Edible Film Ramah Lingkungan, Laporan Penelitian, Yogyakarta: UNY. Rao, K. K. S. V., Naidu, V. K. B., Subha, M.C.S., Sairam, M., Aminabhavi, T.M., 2006, Novel chitosan-based pH-sensitive interpenetrating network microgels for thecontrolled release of cefadroxil, Carbohydrate Polymers, 66, pp. 333–344. Rosida, A., 2007, Pencirian Poliblend Poliasamlaktat Dengan Polikaprolakton, Skripsi, Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Ruhland, G. J., and Fiedler, F., 1990. Occurrence and structure of lipoteichoic acids in the genus Staphylococcus. Arch. Microbiol. 154:375-379 Rukmana, H. R., 1997, UBI JALAR, Budi Daya Dan Pascapanen, Yogyakarta: Kanisius. Samuels, R. J., 1981, Part B: Polym. Phys., J. Polym. Sci., 19, pp. 1081-1105. Sandford, P. (2003). World market of chitin and its derivatives. J.Trond.Nor. Vol. VI. Saputro, A. N. C., Kartini, I., Sutarno, 2009, Pengaruh Penghilangan Tahap Deproteinasi Dalam Metode Preparasi Kitosan Terhadap Sifat Termal dan Kristalinitas Kitosan, Proseding, FMIPA, UNY, Yogyakarta.


75

Sastrohamidjojo, H., 2007, Spektroskopi, Yogyakarta: Liberty. Seiichi,T.,Thawatchai,M.,Ratana,R.,2008, Impregnation of silver nanopartikel into bacterial cellulose for antimicrobial wound dressing, Carbohydrate Polymers, Vol 72, pp 43-51 Shahidi, F., Arachchi, J.K.V. and Jeon, Y-J., 1999, Trends in Food Science and Technology, 10: 37-51. Siti Rahayu,2005, Teknologi Pembuatan Tepung dan Olahan Ubi Jalar, Yogyakarta: Balai Pengkajian Teknologi Pertanian, pp.3 Stefanescua, C., Dalya, W. H. and Negulescu, I. I., 2012, Biocomposite films prepared from ionic liquid solutions of chitosan and cellulose, Carbohydrate Polymers, 87, pp. 435– 443. Sukadarti, Sri dan Murni, Wahyu, Sri , 2001, “Studi Hidrolisis Ampas Tahu Menjadi Glukosa Dengan Katalisator Enzim Glukoamilase”, Prosiding Seminar Nasional “Kejuangan” Teknik Kimia, Hal. A24-1 – A24-4 Takayasu, T., and Fumihiro, Y., 1997, Production of Bacterial Cellulose by Agitation Culture System, Pure & Appl. Chem., Vol 69, No 11, 24532458. Umemura, K., Mihara, A. and Kawai, S., 2010, Development of new natural polymer-based wood adhesives III: effects of glucose addition on properties of chitosan, JWS, Volume 56, Issue 5, pp. 387-394. Todar K. 1997. The Control of Microbial Growth. Wisconsin: University of Wisconson. Warisno, 2004, Mudah & Praktis Membuat Nata de Coco, Cetakan kedua, Depok: Agromedia Pustaka. Wonga, S. S., Kasapis, S., and Tan, Y. M., 2009, Bacterial and plant cellulose modification using ultrasound irradiation, Carbohydrate Polymers, 77, pp. 280–287. Xiaoxiao, J., Wang, J., and Bai, J., 2009, Synthesis and Antimicrobial Activity of the Schiff Base from Chitosan and Citral, Carbohydrate Research,(344), 825-829. Yadav AV, Bishe SB. 2004. Chitosan a potential biomaterial effective against typhoid. Current Science 9: 1176-1178


76

LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil determinasi tanaman ketela rambat

Bagian tanaman

Daun

Petiole

Umbi

Foto tanaman sendiri

Gambar tanaman dari buku “Descriptors for Sweet Potato”


Lampiran 2. Surat pengesahan determinasi

77


78

Lampiran 3. Formula yang digunakan (per 100 mL)

No 1 2 3

Komposisi

Gula Pasir

Sampel Membran kitosan S SGK

10 g 10 g

Urea

Gliserol

0,5 g 0,5 g

0,5 g 0,5 g

kitosan 2g 2g

Lampiran 4. Skema jalannya penelitian Determinasi tanaman

Pengumpulan bahan

Preparasi limbah cair ketela rambat

Pembuatan Selulosa Bakteri, Selulosa Bakteri + Gliserol + kitosan Pembuatan membran kitosan

Karakterisasi sifat fisik (IR, SEM, XRD, organoleptik)

Analisis Hasil

Pengukuran aktivitas antimikroba (% zona hambat)

Analisis Hasil


Lampiran 5. Foto bahan yang digunakan a. Ketela rambat

b. Air ketela rambat

c. Serbuk kitosan

d. Larutan kitosan

Lampiran 6. Foto masing-masing sampel a. Selulosa bakteri sebelum pengeringan

c. Selulosa bakteri setelah pengeringan

b. Selulosa+kitosan+gliserol setelah pengeringan

d. Kitosan setelah pengeringan

79


80

Lampiran 7. Hasil penimbangan berat basah sampel Nomor 1 2 3 4 5 6

Pembuatan I I II II III III

Berat (gram) 236,20 230,29 248,46 238,61 241,20 244,32

Lampiran 8. Perhitungan konsentrasi NaOH dan HCl yang digunakan a. NaOH 3% Pelarut yang digunakan : 100 mL aquadest Hasil penimbangan NaOH padat : 3,00 g Konsentrasi : massa/volume = 3,00 g/ 100 mL = 0,03 g/mL = 3% b. HCl 3% C1 x V1= C2 x V2 37% x V1= 3% x 100 mL V1 = 8,11 mL Volume HCl 37 % yang diambil adalah 8,11 mL lalu di add dalam 100 mL aquadest.


81

Lampiran 9. Hasil spektra IR kitosan beserta perhitungan derajat deasetilasi

DD = 100 –

𝐴1655 𝐴3450

𝑥

100 1,33

A1655 = log I0/I = log 63,5/54,168 = 0,069 A3450 = log Io/I = log 48,5/30,095 = 0,207 DD= 100-

0,069 0,207

𝑥

100 1,33

= 100 – 25,06 = 74,94 %


Lampiran 10. Hasil spektra IR masing-masing sampel a. Selulosa bakteri

b. Selulosa + kitosan 2% + gliserol

82


83

Lampiran 11. Hasil perhitungan absorbansi tiap sampel No

Sampel

1

Selulosa

2

Gugus

I0

I

I0/I

Absorbansi

-OH

5,5

0,710

7,746

0.889

C=O

10,6

3,439

3.082

0.488

-OH

29

22,715 1,276

0.106

39,85 37,350 1,067

0.028

fungsi

Selulosa+kitosan+gliserol

C=O

Lampiran 12. Hasil foto morfologi permukaan tiap sampel dengan instrument SEM a. Morfologi selulosa bakteri

permukaan

b. Morfologi selulosa bakteri +kitosan + gliserol

c. Morfologi selulosa bakteri

melintang

a. Morfologi melintang selulosa bakteri +kitosan + gliserol


Lampiran 13. Hasil XRD tiap sampel a. Selulosa bakteri

b. Selulosa bakteri+kitosan+gliserol

84


Lampiran 14. Hasil perhitungan luas total di bawah kurva tiap sampel a. Selulosa bakteri

b. Selulosa bakteri+kitosan+gliserol

85


Lampiran 15. Hasil perhitungan luas background tiap sampel a. Selulosa bakteri

b. Selulosa bakteri + kitosan + gliserol

86


87

Lampiran 16. Hasil perhitungan luas kristal+amorf tiap sampel

No.

Sampel

1

Selulosa Bakteri Selulosa Bakteri+Gliserol+Chitosan

2

Luas total AUC

Luas Background

1866,26

1555,202

Luas kristal + amorf 311,058

1872,08

1690,96384

181,116

Lampiran 17. Hasil perhitungan luas kristal tiap sampel a. Selulosa bakteri Luas kristal = FWHM x Intensitas (height) 2-Theta 9.077 16.854 18.16 19.6 22.839 25.36 26.165 27.29 27.882 29.118 31.721 33.881 35.8 36.762 39.16 39.969 44.681 45.443 46.474 48.471 52.487 55.16 56.404 66.121 69.842 75.24

d(Å) 9.7344 5.2561 4.8811 4.5255 3.8905 3.5092 3.403 3.2652 3.1972 3.0643 2.8185 2.6436 2.5061 2.4427 2.2985 2.2538 2.0265 1.9942 1.9524 1.8765 1.742 1.6637 1.6299 1.412 1.3456 1.2619

Height 29 7 46 9 25 7 9 11 16 74 159 62 7 18 8 15 13 39 8 8 13 8 15 21 5 15 Total

FWHM 0.441 0.517 0.373 0.181 0.951 0.1 0.572 0.681 0.452 0.328 0.231 0.305 0.1 0.459 0.308 0.407 0.47 0.259 0.204 0.268 0.374 0.496 0.294 0.384 0.365 0.363

Luas kristal 12.789 3.619 17.158 1.629 23.775 0.7 5.148 7.491 7.232 24.272 36.729 18.91 0.7 8.262 2.464 6.105 6.11 10.101 1.632 2.144 4.862 3.968 4.41 8.064 1.825 5.445 225.544


88

b. Selulosa bakteri+kitosan+gliserol 2-Theta 14.201 22.8 27.841 28.28 30.8 31.879 32.282 33 33.84 35.32 38.12 38.909 41.438 44.72 45.643 56.761 58.635 75.439

d(Å) 6.2314 3.8971 3.2018 3.1531 2.9006 2.8049 2.7708 2.7121 2.6467 2.5391 2.3588 2.3128 2.1773 2.0248 1.986 1.6205 1.5731 1.2591

Height 7 22 15 7 5 31 14 6 7 6 7 8 9 3 63 23 6 13 Total

FWHM 0.425 0.756 0.482 0.1 0.1 0.462 1.088 0.1 0.1 0.1 0.1 0.652 0.249 0.1 0.447 0.494 0.235 0.468

Lampiran 18. Hasil perhitungan kristanilitas tiap sampel a. Selulosa bakteri % kristanilitas = =

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛 +𝑎𝑚𝑜𝑟𝑓 225,544 311,058

𝑥 100 %

𝑥 100 %

= 72,51 % dibulatkan menjadi 73 % b. Selulosa bakteri+kitosan+gliserol % kristanilitas = =

𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑟𝑖𝑠𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛 +𝑎𝑚𝑜𝑟𝑓 114,965 181,116

𝑥 100 %

𝑥 100 %

= 63,48 % dibulatkan menjadi 63 %

Luas kristal 2.975 16.632 7.23 0.7 0.5 14.322 15.232 0.6 0.7 0.6 0.7 5.216 2.241 0.3 28.161 11.362 1.41 6.084 114.965


Lampiran 19. Hasil pengamatan aktivitas anti mikroba a. Hasil foto pengamatan aktivitas anti mikroba replikasi I

b. Hasil foto pengamatan aktivitas anti mikroba replikasi II

89


c. Hasil foto pengamatan aktivitas anti mikroba replikasi III

d. Hasil foto pengamatan aktivitas anti mikroba replikasi IV

90


91

e. Hasil foto pengamatan aktivitas anti mikroba replikasi V

Keterangan : A

: Amoxicilin

M

: Membran selulosa

K

: kitosan

2

: Selulosa + kitosan +gliserol

Catatan : untuk uji kontrol negatif telah dilakukan sebelumnya dan tidak terlihat adanya zona hambat. Lampiran 20. Hasil perhitungan persen daya hambat Perhitungan persen daya hambat (diameter zona hambat zat uji – kontrol negatif)

X 100%

% daya hambat = (zona hambat kontrol positif)


ii.

Replikasi 1 % daya hambat =

iii.

(7−0) 31

x 100% = 22,58 ≈ 23 %

(7−0) 33

x 100% = 21,21 ≈ 21 %

Replikasi IV % daya hambat =

vi.

x 100% = 26,6 % ≈ 27 %

Replikasi III % daya hambat =

v.

30

Replikasi II % daya hambat =

iv.

(8−0)

(8−0) 32

x 100% = 25 %

Replikasi V % daya hambat =

(8−0) 33

x 100% = 24,24 ≈ 24 %

Rata-rata % daya hambat = 27 + 23 + 21 + 25 + 24 = 24 % 5

92


Lampiran 21. Sertifikat hasil uji Staphylococcus aureus

93


94

BIOGRAFI PENULIS

Penulis skripsi dengan judul “ Aktivitas Antimikroba Sediaan Biomaterial Selulosa Bakteri dari Limbah Ketela Rambat (Ipomoea batatas Poir) dengan Penambahan Kitosan terhadap Staphylococcus aureus” memiliki nama lengkap Arvi Mahendra. Lahir pada tanggal 02 September 1991 di Klaten. Penulis merupakan anak kedua dari empat saudara. Memiliki ayah dengan nama Sudaryanto dan ibu dengan nama Eviriana Meirita Cahyanti. Penulis menempuh pendidikan di TK Dharma Bakti I Yogyakarta (1995-1997), SD Santa Maria Muara Teweh ( 1997-2003), SMP Negeri 2 Klaten (2003-2006), SMA Kolose De Britto Yogyakarta (2006-2009), kemudian menempuh pendidikan di fakultan farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta (2009-2013). Selama melaksanakan kegiatan perkuliahan, penulis pernah mengikuti kegiatan kemahasiswaan seperti menjadi seksi humas dalam panitia Pelepasan Wisuda (2010), menjadi seksi dampok dalam panitia INSADHA (2010), serta menjadi seksi humas dalam panitia Donor Darah (2010). Penulis juga terlibat dalam kegiatan program kreativitas mahasiswa yang berhasil didanai dikti pada tahun 2012. Penulis juga ambil bagian menjadi asisten dosen dalam praktikum kimia dasar (2010), praktikum farmakologi-toksikologi (2012).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents