UJI AKTIVITAS ANTIBAKTERI EKSTRAK KUBIS (Brassica oleracea L.var. capitata L.) TERHADAP BAKTERI Escherichia coli
Laporan Penelitian ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA KEDOKTERAN
OLEH:
LARA SOFHY WAHYUNI NIM: 1111103000028
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN DOKTER FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 1435 H/2014 M
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh, Segala puji dan syukur atas kehadirat Ilahi Robbi yang telah melimpahkan kekuatan, hidayah, dan petunjuk pada jalan kemudahan untuk menyelesaikan laporan penelitian ini yang berjudul “Uji Aktivitas Antibakteri Ekstrak Kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) Terhadap Bakteri Escherichia coli”. Oleh karena itu, penulis haturkan ribuan terima kasih yang tak terhingga kepada: 1. Prof. Dr. (hc) dr. MK. Tadjudin, SpAnd selaku Dekan FKIK UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 2. dr. Witri Ardini, M.Gizi, SpGK selaku Ketua Program Studi Pendidikan Dokter, serta seluruh dosen atas bimbingan yang diberikan selama penulis menempuh pendidikan di Program Studi Pendidikan Dokter FKIK UIN Syarif Hidayatullah Jakarta ini. 3. dr. Devy Ariany, M.Biomed dan dr. Alyya Siddiqa, SpFK selaku dosen pembimbing yang membimbing dan mengarahkan dalam penyelesaian laporan penelitian ini. 4. Dr. Flori Ratna Sari, Ph.D selaku penanggungjawab riset Program Studi Pendidikan Dokter 2011, yang tidak pernah bosan untuk selalu memfollow-up pada setiap akhir modul. 5. Kedua orang tua, H. Wajlis dan Hj. Yusmanelly yang secara khusus selalu memberikan doa dan semangat. Serta adik-adik, Dwi Resti Wajma dan Asri Qhornelis Putri yang menjadi penyemangat dalam menjalani laporan penelitian ini dapat terselesaikan dengan baik. 6. Ibu Yuliati, S.Si, M.Biomed dan Mbak Novi yang banyak membantu selama penelitian berlangsung di Laboratorium Mikrobiologi.
v
7. Afiati dan Helvia Septarini selaku teman satu tim riset yang selalu saling memberikan bantuan dan dukungan satu sama lain selama menjalani penelitian bersama, sehingga laporan penelitian ini dapat terselesaikan. 8. Niken Nurul Paramesti, Muflikha Mayazi, Nurrohimah Fuad, Vania Utami Putri, Debtia Rahma, Hanindyo Rizky, Rissa Adinda Putri sebagai teman terbaik yang selalu memberikan dukungan dan semangatnya untuk saya dalam menyelesaikan penelitian ini. 9. Heru Prasetyo yang selalu memberikan semangat, dukungan, nasehat, dan motivasinya untuk saya dalam menyelasaikan penelitian ini. 10. Seluruh mahasiswa PSPD 2011 yang selalu memberikan semangat dan dukungannya antar sesama. Penulis menyadari laporan penelitian ini masih jauh dari kesempurnaan dan juga kekurangan maupun kekeliruan yang tak terhindarkan. Demikian laporan penelitian ini dibuat, semoga laporan ini dapat memberikan manfaat dalam bidang kesehatan. Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Ciputat, 26 September 2014
Lara Sofhy Wahyuni
vi
ABSTRAK Lara Sofhy Wahyuni. Pendidikan Dokter. Uji Aktivitas Antibakteri Ekstrak Kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) terhadap Bakteri Escherichia coli. Dilakukan uji aktifitas antibakteri dari dari ekstrak kubis pada Escherichia coli, dengan menggunakan metode disc diffusion. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan, Universitas Islam Negri Syarif Hidayatullah, Jakarta. Proses ekstraksi kubis menggunakan pelarut etanol 96%. Konsentrasi ekstrak kubis yang digunakan adalah 15mg/ml, 50mg/ml, 60mg/ml, 80mg/ml, dan 100%. Menggunakan metode disc diffusion untuk mengukur zona jernih dengan satuan milimeter (mm) terhadap bakteri Escherichia coli. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ekstrak kubis membentuk zona bening dari aktifitas lemah sampai sedang terhadap Escherichia coli. Kontrol etanol 96% tidak menunjukkan zona bening. Aktifitas antibakteri terhadap amoksisilin menunjukkan aktifitas yang kuat. Hasil ini menunjukkan bahwa ekstrak kubis mempunyai aktifitas antibakteri terhadap Escherichia coli secara invitro. Kata kunci: Kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.), Escherichia coli, amoksisilin, zona jernih.
ABSTRACT Lara Sofhy Wahyuni. Faculty of Medicine. Test Antibacterial Activity of Extracts Cabbage (Brassica oleracea L.var. capitata L.) against organism Escherichia coli. Antibacterial activity test has been carried out from extracts of cabbage plant (Brassica oleracea L.var. capitata L.) on Escherichia coli, using disc diffusion method. The study was conducted in the Department of Microbiology, Faculty of Medicine & Health Sciences, State Islamic University Syarif Hidayatullah, Jakarta. Extraction process of cabbage using ethanol 96% solvent. The concentration extract cabbage used were 15mg/ml, 50mg/ml, 60mg/ml, 80mg/ml, and pure extract 100%. The disc diffusion method was used to measure clear zones of Escherichia coli inhibition in millimeter (mm). The results of this research showed that the cabbage extract had the weak and moderate activity againts Escherichia coli. Ethanol 96% control did not manifest any growth inhibitory clear zone. The antibacterial activity of amoxicillin showed strong activity. These results suggest that the cabbage extracts has antibacterial activity againts Escherichia coli in-vitro. Key word: Cabbage (Brassica oleracea L.var. capitata L), Escherichia coli, amoksisilin, clear zone.
vii
DAFTAR ISI
Halaman LEMBAR PERNYATAAN .....................................................................................ii LEMBAR PERSEJUTUAN ....................................................................................iii LEMBAR PENGESAHAN .....................................................................................iv KATA PENGANTAR ..............................................................................................v ABSTRAK ................................................................................................................vii DAFTAR ISI .............................................................................................................viii DAFTAR TABEL ....................................................................................................x DAFTAR GAMBAR ................................................................................................xi DAFTAR BAGAN ....................................................................................................xii DAFTAR GRAFIK ..................................................................................................xiii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .....................................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ................................................................................................2 1.3 Hipotesis...............................................................................................................3 1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................................3 1.4.1 Tujuan Umum .............................................................................................3 1.4.2 Tujuan Khusus ............................................................................................3 1.5 Manfaat Penelitian ...............................................................................................3 1.5.1 Bagi Peneliti ................................................................................................3 1.5.2 Bagi Institusi ...............................................................................................3 1.5.3 Bagi Keilmuan ............................................................................................3 1.5.4 Bagi Masyarakat..........................................................................................4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori .....................................................................................................5 2.1.1 Kubis ...........................................................................................................5 2.1.1.1 Morfologi dan Klasifikasi Kubis .....................................................5 2.1.1.2 Kandungan Kimiawi Kubis..............................................................7 2.1.1.3 Manfaat Kubis ..................................................................................7 viii
2.1.2 Escherichia coli ...........................................................................................8 2.1.2.1 Morfologi dan Klasifikasi Escherichia coli .....................................8 2.1.2.2 Patogenesis Escherichia coli............................................................10 2.1.3 Mekanisme Kerja Antibakteri .....................................................................13 2.1.4 Metode Pengujian Antibakteri ....................................................................15 2.2 Kerangka Teori.....................................................................................................18 2.3 Kerangka Konsep .................................................................................................18 2.4 Definisi Operasional.............................................................................................19 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Desain Penelitian ..................................................................................................20 3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ..............................................................................20 3.3 Bahan yang Diuji..................................................................................................20 3.4 Sampel Penelitian .................................................................................................20 3.5 Identifikasi Variabel .............................................................................................21 3.6 Alat dan Bahan Penelitian ....................................................................................21 3.7 Cara Kerja Penelitian ...........................................................................................21 3.8 Alur Penelitian .....................................................................................................24 3.9 Pengolahan dan Analisis Data ..............................................................................25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil .....................................................................................................................26 4.1.1 Efek Ekstrak Kubis Terhadap Escherichia coli ...........................................26 4.1.2 Uji Kebermaknaan Konsentrasi Ekstrak Kubis ............................................28 4.2 Pembahasan ..........................................................................................................29 BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ..............................................................................................................32 5.2 Saran .....................................................................................................................32 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................33 LAMPIRAN ..............................................................................................................36
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Klasifikasi Respon Hambatan Pertumbuhan Bakteri ................................16 Tabel 2.2. Definisi Operasional .................................................................................19
x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kubis ......................................................................................................5 Gambar 2.2 Escherichia coli ......................................................................................9 Gambar 2.3 Biakan Escherichia coli Pada Media Pertumbuhan Nutrient Agar ........9 Gambar 3.1 Hasil Ekstraksi Kubis .............................................................................22 Gambar 3.2 Ekstrak Kubis Pada Berbagai Konsentrasi .............................................23 Gambar 4.1 Efek Ekstrak Kubis Terhadap Pertumbuhan Escherichia coli ...............26
xi
DAFTAR BAGAN Bagan 2.1 Kerangka Teori .........................................................................................18 Bagan 2.2 kerangka Konsep .......................................................................................18 Bagan 3.1 Alur Penelitian ..........................................................................................24
xii
DAFTAR GRAFIK Grafik 4.1 Hambatan Pertumbuhan Escherichia coli ................................................26
xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Identifikasi/Determinasi Bahan Uji..............................................36 Lampiran 2. Sertifikasi Pengujian Ekstrak Kubis ......................................................37 Lampiran 3. Data Hasil Uji Statistik ..........................................................................38 Lampiran 4. Alat dan Bahan ......................................................................................41 Lampiran 5. Daftar Riwayat Hidup ............................................................................42
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah Diare masih menjadi masalah utama dalam kesehatan di negara berkembang, baik pada anak-anak maupun orang dewasa. Di dunia, sebanyak 6 juta anak meninggal tiap tahunnya karena diare dan sebagian besar kejadian tersebut terjadi di negara berkembang.1 Kejadian diare akut pada orang dewasa diperkirakan tiap tahunnya sebanyak 99.000.000 kasus. Menurut UNICEF diare dan pneumonia masih menjadi masalah utama, prevalensinya sekitar 17% dan 9%.2 Di Indonesia, diare merupakan salah satu penyebab kematian dan kesakitan tertinggi pada anak. Frekuensi kejadiannya sebanyak 2-3 kali dibandingkan negara maju.3 Hasil Riskesdas 2013 diperoleh bahwa prevalensi diare 3,5% lebih tinggi dibandingkan pneumonia 1,8%.4 Diare akut dapat disebabkan oleh banyak penyebab antara lain infeksi bakteri, virus, parasit, keracunan makanan efek obat-obatan dan lain-lain. Berdasarkan data yang diperoleh dari RS. Persahabatan Jakarta, etiologi infeksi pada diare akut yang terbesar disebabkan oleh Escherichia coli 38,29%.3 Escherichia coli adalah salah satu jenis spesies utama bakteri Gram negatif fakultatif anaerob. Escherichia coli menjadi patogen jika jumlah bakteri ini meningkat dalam saluran pencernaan atau berada di luar usus. Escherichia coli menghasilkan enterotoksin yang yang terikat pada mukosa usus halus yang dapat menyebabkan diare.5 Pengobatan diare akut yang disebabkan oleh Escherichia coli salah satunya dengan menggunakan antibiotik, diantaranya antibiotik siprofloksasin, trimetropim/sulfametoksazol, eritromisin dan metronidazole.3 Pada dekade terakhir ini banyak dilakukan perkembangan pengobatan yang berasal dari tumbuhan. Diperkirakan sekitar 75%-80% penduduk desa di dunia menggunakan bahan obat yang berasal dari tumbuhan, dan sekitar 28% dari tumbuhan yang ada
1
2
di bumi telah dipakai sebagai bahan obat tradisional.6 Salah satu tumbuhan yang bermanfaat adalah kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.). Kubis diketahui mempunyai aktivitas antibakteri. Salah satu kandungan kubis adalah glukosinolat yang mempunyai aktivitas antibakteri. Pada kubis segar, total kandungan glukosinolat sekitar 300-1070 ug/g. Kandungan aktif lain pada kubis yang mempunyai aktivitas antibakteri yaitu isotiosianat, fenol, dan flavonoid.7 Kubis segar mengandung air, protein, lemak, karbohidrat, serat, kalsium, fosfor, besi, natrium, kalium, vitamin (A,C,E, tiamin, riboflavin, nicotinadine), kalsium, dan beta karoten. Selain itu, juga mengandung senyawa sianohidroksibutena (CHB), sulforafan, dan iberin yang dapat merangsang pembentukan glutation, merupakan suatu enzim yang bekerja sebagai antioksidan di dalam tubuh manusia.8 Pada penelitian Tahira Zamir (2013) bahwa kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) mempunyai sifat antibakteri dengan metode disc diffusion, pada
beberapa
bakteri
yaitu
Escherichia
coli,
Staphylococcus
aureus,
Staphylococcus epidermidis, Streptococcus, dan Proteus dengan berbagai konsentrasi yaitu 10 mg/ml, 20 mg/ml, 40 mg/ml, dan 100 mg/ml.8 Penelitian lain yang dilakukan Jaiswal, AK (2011) didapatkan bahwa ekstrak kubis juga mempunyai sifat antibakteri dengan inhibisi 34% pada salah satu bakteri uji yaitu Listeria monocytogenes.9 Pada penelitian sebelumnya hanya terbatas pada beberapa konsentrasi uji, maka penelitian ini ingin mengetahui efek ekstrak kubis terhadap bakteri Escherichia coli pada beberapa konsentrasi yang berbeda. Metode uji yang dilakukan sama dengan penelitian sebelumnya menggunakan metode disc diffusion. 1.2 Rumusan Masalah Bagaimana efek ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli?
3
1.3 Hipotesis Ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) memiliki aktivitas antibakteri terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli. 1.4 Tujuan Penelitian 1.4.1 Tujuan Umum Mengetahui efek antibakteri pada ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli. 1.4.2 Tujuan Khusus Mengetahui efek dalam berbagai konsentrasi ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) dalam menghambat pertumbuhan Escherichia coli. 1.5 Manfaat Penelitian 1.5.1 Manfaat Bagi Peneliti a. Menambah pengetahuan dan keterampilan dalam penelitian eksperimental. b. Menambah pengetahuan bahwa terdapat aktivitas antibakteri dari ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) dalam menghambat pertumbuhan bakteri Escherichia coli. c. Sebagai persyaratan tugas dalam memperoleh gelar S.Ked (sarjana kedokteran) di Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Program Studi Pendidikan Dokter Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. 1.5.2 Manfaat Bagi Institusi a. Menambah informasi dan literatur bahwa esktrak kubis
(Brassica
oleracea L.var. capitata L.) mempunyai aktivitas antibakteri terhadap bakteri Escherichia coli secara in-vitro. b. Memajukan UIN Syarif Hidayatullah dan FKIK UIN Syarif Hidayatullah dengan mempublikasikan penelitian ini.
4
1.5.3 Manfaat Bagi Masyarakat a. Memberikan informasi bagi masyarakat bahwa kubis mempunyai efek terhadap bakteri berdasarkan penelitian secara in-vitro di laboratorium.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori 2.1.1 Kubis (Brassica oleraacea L.var. capitata L.) 2.1.1.1 Morfologi dan Klasifikasi Kubis (Brassica oleraacea L.var. capitata L.)
Gambar 2.1 Kubis Sumber: http://yogas09.student.ipb.ac.id/edisi-sayuran-2-mengenal-kubis-kubisan/
Kedudukan tanaman kubis dalam toksonomi tumbuhan sebagai berikut:10 Kingdom
: Plantae
Subkingdom
: Tracheobionta
Superdivision : Spermatophyta Division
: Magnoliophyta
Class
: Magnoliopsida
Subclass
: Dilleniidae
Order
: Capparales
5
6
Family
: Brassicaceae ⁄ Cruciferae
Genus
: Brassica L.
Species
: Brassica oleracea L. Beberapa tanaman umumnya sangat dikenal oleh masyarakat karena
manfaatnya bagi kesehatan dan kandungan gizinya yang tinggi dan berguna bagi manusia. Kubis berasal dari Eropa dan Asia, terutama tumbuh di daerah Great Britain dan Mediteranean. Kubis berawal dari hasil budidaya tanaman kubis liar yaitu Brassica oleracea var.sylvestris, yang tumbuh di sepanjang pantai Laut Tengah, Inggris, Denmark, dan sebelah utara Perancis Barat serta pantai Glamorgan.11 Jenis kubis yang banyak ditanam di Indonesia antara lain, kubis bunga, brokoli, kubis tunas, kubis rabi, dan kale.8 Brassica memiliki keragaman spesies yang hampir 40 spesies tersebar diseluruh dunia. Sebagian besar tumbuh didaerah beriklim sedang, dan beberapa diantaranya dapat tumbuh di iklim subartik.12 Kubis dapat tumbuh pada semua jenis tanah, sangat toleran baik terhadap tanah yang lempung berat maupun di kapur. Jenis tanah yang paling baik untuk tanaman kubis adalah lempung berpasir. Kondisi kelembaban yang diperlukan tanaman kubis berkisar antara 80%-90%, dengan suhu berkisar antara 15-20 °C serta cukup mendapatkan sinar matahari. Tanah yang baik untuk tanaman kubis adalah tanah yang gembur, banyak mengandung humus dengan pH berkisar antara 6-7.11 Ketika berupa kecambah muda, berbagai tanaman kubis-kubisan akan sulit dibedakan, tetapi tidak lama kemudian masing-masing mengembangkan karakteristik yang dapat dibedakan.12 Tanaman kubis berakar tunggang dan serabut, daun kubis tidak berbulu tapi tertutup lapisan lilin, daun-daun pertama yang tidak membengkok dapat mencapai panjang ± 30 cm.11 Kepala kubis merupakan tunas akhir tunggal yang besar, yang terdiri atas daun yang saling bertumpang-tindih secara ketat, yang menempel dan melingkupi batang pendek tidak bercabang. Tinggi tanaman umumnya berkisar antara 40 dan 60 cm.12 Pada sebagian kultivar, pertumbuhan daun awalnya memanjang dan tiarap. Daun berikutnya secara progresif lebih pendek, lebih lebar, dan lebih tegak. Lalu,
7
mulai menindih daun yang lebih muda. Pembentukan daun yang terus berlangsung dan pertumbuhan daun terbawah dari daun yang saling bertumpangtindih meningkatkan kepadatan kepala yang berkembang. Bersamaan dengan pertumbuhan daun, batang juga lambat laun memanjang dan membesar. Pertumbuhan kepala bagian dalam terus berlangsung melewati fase matang.12 Variabel terpenting daun kubis adalah ukuran kepala, kerapatan daun, bentuk daun, warna, tekstur daun, dan periode kematangan.13 2.1.1.2 Kandungan Kimiawi Kubis Kubis mengandung air, protein, lemak, karbohidrat, serat, kalsium, fosfor, besi, natrium, kalium, vitamin (A, C, E, tiamin, riboflavin, nicotinadine, tocopherol, dan asam folat), kalsium, indol, glukosinolat, dan beta karoten. Selain itu, juga mengandung senyawa sianohidrok-sibutena (CHB), sulforafan, dan iberin yang dapat merangsang pembentukan glutation, merupakan suatu enzim yang bekerja sebagai antioksidan di dalam tubuh manusia.8,14 Komponen bioaktif pada kubis yaitu fenol, flavonoid, saponin, dan alkaloid.14,15 Kandungan dan komposisi gizi kubis tiap 100 g bahan segar sebagai berikut: kalori 25 kal, protein 1,7 g, lemak 0,2 g, karbohidrat 5,3 g, kalsium 64 mg, fosfor 26 mg, Fe 0,7 mg, Na 8 mg, niasin 0,3 mg, serat 0,9 g, abu 0,7 g, vitamin A 75 Sl, vitamin Bl 0,1 mg, Vitamin C 62 mg dan air 9l-93%.11 kandungan aktif lain pada kubis yaitu isotiosianat, glukosinolat, fenol, dan flavonoid. Total kandungan glukosinolat pada kubis segar sekitar 300-1070 ug/g.7 2.1.1.3 Manfaat Kubis Kubis
dilaporkan
mempunyai
aktifitas
antikanker,
antioksidan,
antiplatelet, arterosklerosis, diabetes mellitus, dan antihiperlipid. Kubis juga berkhasiat untuk mengobati sakit kepala, pembengkakan sendi, diare, dan ulkus peptik. Kubis mempunyai kandungan flavonoid dan glukosinolat yang mempunyai efek baik terhadap kesehatan. Senyawa glukosinolat pada kubis mempunyai aktifitas antibakteri.7,9,16 Tidak hanya pada glukosinolat, baik pada flavonoid juga mempunyai aktifitas antibakteri, antivirus, antiinflamasi, antioksidan, dan radikal bebas.16
8
Isotiosianat, indol-3-karbinol, sulforafan dan indol pada kubis membantu dalam menstabilisasi tubuh pada mekanisme antioksidan dan detoksifikasi dengan mengganggu metabolism karsinogen.9,17 Isotiosionat dan indol menyebabkan aktivasi prokarsinogen terhambat dengan menginduksi enzim-enzim „fase-II‟, yaitu NAD(P)H kuinon reduktase atau glutation S-transferase yang secara spesifik mendetoksifikasi metabolit-metabolit elektrofilik yang mampu mengubah struktur asam-asam nukleat. Indol-3-karbinol menurunkan jumlah reseptor CDK6, dan meningkatkan jumlah reseptor p21 dan p27 pada sel-sel kanker prostat. Selain itu, secara spesifik juga menghambat Virus Papiloma (HPV) yang dapat menyebabkan kanker Rahim.17 Senyawa
sulforanan
menghasilkan
δ-D-glukonolakton
salah
satu
penghambat yang signifikan pada kanker payudara. Senyawa ini menyebabkan penahanan siklus sel spesifik dan juga apoptosis pada sel-sel neoplasma.17 Walaupun, isotiosianat, indol-3-karbinol, sulforafan, dan indol berpotensi terhadap antioksidan, pada beberapa penelitian yang telah dilakukan bahwa ekstrak kubis mempunyai aktifitas antibakteri. Isotiosianat mempunyai efek besar pada bakterisidal, bakteriostatik, dan antifungi.9 Mekanisme kerja flavonoid, alkaloid, saponin, fenol dan glukosinolat terhadap efek antibakteri yaitu dengan merubah karakteristik dinding sel bakteri.18,19 2.1.2 Escherichia coli 2.1.2.1 Morfologi dan Klasifikasi Escherichia coli Klasifikasi secara ilmiah bakteri Escherichia coli sebagai berikut:20 Kingdom
: Bacteria
Phylum
: Bacteria
Class
: Schizomycetes
Order
: Eubacteriales
Family
: Enterobacteriaceae
Genus
: Escherichia
Species
: Escherichia coli
9
Gambar 2.2 Hasil pewarnaan Gram bakteri Escherichia coli Sumber: Jawetz. 2010
Gambar 2.3 Biakan Escherichia coli pada media pertumbuhan Nutrient Agar Sumber: http://lib.jiangnan.edu.cn/ASM/072-1.jpg
Escherichia coli merupakan Gram negatif bersifat aerob atau anaerob fakultatif, tidak berspora, berbentuk batang pendek yang memiliki panjang sekitar 2 μm, diameter 0,7 μm, lebar 0,4-0,7μm. Sebagian besar motil dengan flagella peritrik, dinding sel mengandung lipopolisakarida, dan ditemukan sekitar 150 antigen O yan sebagian bereaksi silang dengan Shigella, Salmonella, dan
10
Klebsiella. Galur motil memiliki antigen H (flagel), dan antigen K (kapsul) yang serupa dengan antigen Vi pada Salmonella. Galur enterotoksigenik juga memiliki kolonisasi faktor antigen (CFA/I, CFA/II).5 Escherichia coli memiliki waktu generasi yang cukup singkat, berkisar 15-20 menit. Namun, waktu generasi juga dipengaruhi oleh nutrisi di dalam media pertumbuhan dan kondisi fisk yang mendukung pertumbuhan. Escherichia coli akan mati pada pemanasan suhu 60°C selama 30 menit, tetapi masih ditemukan yang resisten. Dalam media suhu kamar, bakteri dapat bertahan hidup selama 1 minggu, dan bertahan hidup dalam es selama 6 bulan. Pada antigen O memiliki sifat yang tahan panas atau bersifat stabil. Namun, pada antigen H bersifat tidak tahan panas atau termolabil yang akan rusak pada suhu 100°C.21 2.1.2.2 Patogenesis Escherichia coli Genus Escherichia umumnya mengkoloni usus besar sebagai flora normal, tetapi sebagian berpotensi sebagai patogen (oportunistik).5,21 Escherichia coli menjadi penyebab diare yang banyak ditemukan di seluruh dunia. Escherichia coli menjadi patogen jika jumlah bakteri ini dalam saluran pencernaan meningkat atau berada di luar usus. Escherichia coli menghasilkan enterotoksin yang menyebabkan beberapa kasus diare, berasosiasi dengan enteropatogenik menghasilkan enterotoksin pada sel epitel.5 Escherichia coli yang menyebabkan diare akan membawa plasmid yang mengkode produksi toksin serta perlekatan pada sel intestinal. Plasmid dapat mengkode protein yang meningkatkan patogenisitas bakteri. Tanpa plasmid ini, Escherichia coli menjadi tidak berbahaya dan tidak bersifat patogen.22 Manifestasi klinik dari penyakit (misalnya, diare) sering melalui transmisi agen yang diproduksi oleh mikroorganisme. Demikian pula, kontaminasi produk makanan yang mengandung Escherichia coli dapat menyebabkan diare akibat transmisi bakteri tersebut. Beberapa penyakit yang disebabkan oleh Escherichia coli, sebagai berikut:5
11
1. Infeksi Saluran Kemih Escherichia coli menjadi penyebab infeksi saluran kemih pada 90% wanita, menunjukkan gejala dan tanda-tanda seperti sering kencing, disuria, hematuria, dan piuria. Sebagian besar infeksi saluran kemih melibatkan antigen O, pada beberapa faktor virulensi yang memfasilitasi pertumbuhan bakteri dan infeksi klinis lainnya. 2. Diare Pada beberapa kasus diare, Escherichia coli melibatkan beberapa mekanisme yang berbeda, diklasifikasikan oleh ciri khas sifat-sifat virulensinya. Escherichia coli membawa plasmid yang mengkode produksi toksin di sel intestinal. Beberapa kelompok galur Escherichia coli yang patogen, yaitu:5 a. Escherichia coli Enteropatogenik (EPEC) EPEC menjadi penyebab diare pada bayi, khususnya di negara berkembang. EPEC melekat pada sel mukosa usus kecil dan membentuk filamentous actin pedestal yang menyebabkan diare cair (watery diarrheae) yang dapat sembuh sendiri atau berlanjut menjadi diare kronik. b. Escherichia coli Enterotoksigenik (ETEC) ETEC penyebab utama “travelers diarrhea” dan penyebab diare pada bayi di negara berkembang. Faktor khusus kolonisasi ETEC pada manusia, sel-sel epitel usus kecil mendukung perlekatan ETEC. Beberapa galur ETEC mengahasilkan eksotoksin yang tidak tahan panas yang berada dibawah kontrol plasmid. Subunit B melekat pada gangliosida GM1 di sel epitel usus kecil dan memfasilitasi masuknya subunit A ke dalam sel yang mengaktifkan adenil siklase. Peningkatan
konsentrasi
adenosin
monofosfat
siklik
(cAMP)
menyebabkan hipersekresi air dan klorida yang menghambat reabsorbsi natrium. Hipermotilitas yang terjadi merangsang produksi antibodi dalam serum. Plasmid membawa gen enterotoksin sebagai fasilitas Escherichia coli melekat pada epitel
12
usus. Penularan melalui makanan dan minuman yang terkontaminasi paling sering ditemukan dan pencegahan dibutuhkan untuk mengurangi resiko terjadinya diare. c. Escherichia coli Shiga Toksin (STEC) STEC dikaitkan dengan kolitis hemoragik yang merupakan bentuk diare yang lebih parah, dengan sindrom uremik hemolitik, penyakit yang menyebabkan gagal ginjal akut, anemia hemolitik mikroangiopati, dan trombositopenia. Serotipe Escherichia coli O157: H7 menghasilkan toksin Shiga. Tes untuk Shiga toksin menggunakan enzim immunoassay yang dapat dilakukan di laboratorium. Metode uji sensitif lainnya termasuk pengujian cytotoxin kultur sel menggunakan sel Vero dan polymerase chain reaction untuk mendeteksi langsung dari gen toksin, pengambilan sampel langsung dari tinja pasien. d. Escherichia coli Enteroinvasif (EIEC) EIEC menimbulkan penyakit yang mirip dengan shigelosis, yang sering ditemukan pada anak-anak di negara berkembang dan wisatawan yang menuju negara tersebut. Galur EIEC tidak memfermentasi laktosa atau melakukan fermentasi laktosa dengan lambat sama seperti shigella. EIEC menimbulkan penyakit melalui invasinya ke sel epitel mukosa usus. e. Escherichia coli Enteroagregatif (EAEC) EAEC menyebabkan diare akut dan kronik (durasi > 14 hari) pada masyarakat di negara berkembang, penularannya melalui makanan di negaranegara industri. EAEC menghasilkan toksin mirip ST atau toksin tahan panas dan hemolisin, dan perlekatannya khas pada sel manusia. 3. Sepsis Ketika sistem pertahanan tubuh menurun, Escherichia coli dapat mencapai aliran darah dan menyebabkan terjadinya sepsis. Bayi yang baru lahir rentan terhadap sepsis yang disebabkan Escherichia coli, karena mereka tidak memiliki antibody IgM.5
13
4. Meningitis Escherichia coli dan Streptococcus B menjadi penyebab utama meningitis pada bayi. Sekitar 75% kasus meningitis akibat Escherichia coli memiliki antigen K1. Antigen akan berikatan silang dan bereaksi dengan polisakarida kapsul B pada meningitidis N.5 2.1.3 Mekanisme Kerja Antibakteri Antibakteri yang digunakan untuk membasmi mikroorganisme adalah antibiotik. Berdasarkan kerjanya dibedakan menjadi antibiotik berspektrum sempit (menghambat pertumbuhan bakteri atau hanya membunuh bakteri Gram negatif atau positif saja) dan antibiotik berspektrum luas (menghambat atau membunuh bakteri Gram positif maupun Gram negatif). Berdasarkan mekanisme kerjanya, sebagai berikut:22 a. Antibiotik yang menghambat sintesis dinding sel Antibiotik merusak lapisan peptidoglikan yang menyusun dinding sel bakteri Gram positif dan Gram negatif. Contohnya penisilin, mekanisme kerjanya dengan mencegah ikatan silang peptidoglikan pada tahap akhir sintesis dinding sel, yaitu dengan menghambat protein pengikat penisilin (penicillin binding protein). Protein ini merupakan enzim dalam membran plasma sel bakteri yang terlibat dalam penambahan asam amino dan berikatan silang dengan peptidoglikan dinding sel bakteri. Lalu, memblok aktivitas enzim transpeptidase yang membungkus ikatan silang polimer-polimer gula panjang yang membentuk dinding sel bakteri sehingga dinding sel menjadi rapuh dan mudah lisis. Antibiotik yang
mempengaruhi
dinding
sel
adalah
penisilin,
metisilin,
oxasilin,
aminopenisilin (ampisilin, amoksisilin), karboksipenisilin (karbenisilin, tikarsilin), ureidopenisilin (mezlosilin, azlosilin), monobaktam, sefalosporin, karbapenem, basitrasin, vankomisin, dan isoniazid (INH). b. Antibiotik yang merusak membran plasma Membran plasma mengendalikan transport berbagai metabolit ke luar dan ke dalam sel yang bersifat semipermeabel. Antibiotik yang merusak membran
14
plasma akan menghambat atau merusak kemampuan membran plasma sebagai penghalang (barrier) osmosis, juga mengganggu sejumlah proses biosintesis yang diperlukan dalam membran. Antibiotik yang merusak membran plasma adalah golongan polipeptida dengan mengubah permeabilitas membran plasma bakteri. Contohnya polimiksin, mekanisme kerjanya melekat pada fosfolipid membran. Polimiksin merupakan peptida yang salah satu ujung molekulnya larut terhadap lipid dan ujung yang lain larut terhadap air. Pada ujung yang larut air akan tertinggal di luar membran dan ujung yang larut lemak akan berada di dalam membran. Hal ini akan menyebabkan gangguan antara lapisan membran yang menyebabkan substansi bebas keluar-masuk sel. Antibiotik yang mampu merusak membran sel adalah polimiksin, amfoterisin B, mikonazol, dan ketokonazol. c. Antibiotik yang menghambat sintesis protein Mekanisme kerja antibiotik dengan menghambat sintesis protein yang berikatan dengan subunit 30S ribosom bakteri, beberapa juga terikat pada subunit 50S ribosom dan menghambat translokasi peptidil-tRNA dari situs A ke situs P, yang menyebabkan kesalahan pembacaan mRNA. Hal ini menyebabkan bakteri tidak mampu mensintesis protein vital untuk pertumbuhannya. Antibiotik yang menghambat sintesis protein adalah aminoglikosida, streptomisin, gentamisin, tobramisin, oksitetrasiklin, klortetrasiklin, tetrasiklin, doksisiklin, kloramfenikol, eritromisin, klindamisin, dan rifampisin. d. Antibiotik yang menghambat sintesis asam nukleat (DNA/RNA) Antibiotik bekerja dengan menghambat sintesis asam nukleat berupa penghambatan transkripsi dan replikasi DNA. Antibiotik mengganggu atau merusak struktur dan fungsi DNA yang mempengaruhi seluruh fase pertumbuhan dan metabolism bakteri. Antibiotik yang tergolong dalam kelompok ini adalah rifampin, asam nalidiksat, dan fluorokuinolon (nofloksasin, siprofloksasin). e. Antibiotik yang menghambat sintesis metabolit esensial Mekanisme kerjanya dengan adanya kompetitor berupa antimetabolit, merupakan substansi yang secara kompetitif menghambat metabolit bakteri.
15
Memiliki struktur yang mirip dengan substrat normal bagi enzim metabolisme. Penghambatan berupa penggabungan enzim sedemikian rupa sehingga mencegah kombinasi substrat enzim dan reaksi-reaksi katalitik. Contohnya PABA, merupakan substrat penting untuk mensintesis asam folat pada bakteri. Bila sulfa drug berikatan dengan enzim, maka tidak terbentuk produk berupa asam folat. Antibiotik
yang
tergolong
adalah
sulfanilamide,
trimethoprim,
dan
sulfametoksazol. 2.1.4 Metode Pengujian Antibakteri Pengujian aktivitas antibakteri dapat dilakukan dengan metode difusi dan metode dilusi, yaitu:22 A. Metode Difusi 1. Metode disc diffusion (tes Kirby & Bauer) Metode disc diffusion menggunakan cakram yang berfungsi sebagai tempat menentukan agen antimikroba. Cakram yang berisi agen antimikroba diletakkan pada media agar yang telah ditanami mikroorganisme yang akan berdifusi pada media agar. Menurut Kirby & Bauer terdapat dua macam zona hambat yang terbentuk:23 a. Zona radikal Zona
radikal
merupakan
daerah
yang
tidak
ditemukan
adanya
pertumbuhan bakteri di sekeliling disc. Aktivitas antibakteri dapat diukur pada diameter zona radikal. b. Zona irradikal Zona irradikal merupakan daerah yang terdapat pertumbuhan bakteri di sekeliling disc, dan dapat dihambat oleh antibakteri tetapi tidak mematikan bakteri. Uji disc diffusion dilakukan dengan mengukur diameter clear zone (zona bersih/jernih yang tidak memperlihatkan pertumbuhan bakteri di sekeliling
16
senyawa antibakteri) pada permukaan media agar dengan menggunakan penggaris. Keadaan ini merupakan indikasi adanya respon penghambatan pertumbuhan mikroorganisme. Menurut Greenwood (1995), respon hambatan pertumbuhan bakteri dapat diklasifikasikan sebagai berikut: Tabel 2.1 Klasifikasi respon hambatan pertumbuhan bakteri Diameter Zona Terang
Respon Hambatan Pertumbuhan
>20 mm
Kuat
16-20 mm
Sedang
10-15 mm
Lemah
<10 mm
Tidak ada
2. E-test Metode E-test digunakan untuk mengukur kadar hambat minimum, merupakan konsentrasi minimal agen antibakteri dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Metode ini menggunakan strip plastik yang mengandung agen antibakteri dari kadar terendah hingga tertinggi yang diletakkan pada permukaan media agar yang telah ditanami mikroorganisme. Hasilnya dengan mengamati area jernih yang menunjukkan agen antibakteri dalam menghambat pertumbuhan mikroorganisme di media agar.22 3. Ditch-plate technique Metode ini meletakkan agen antibakteri pada parit yang telah dipotong dalam media agar di cawan petri pada bagian tengahnya secara membujur. Bakteri yang diuji digoreskan kedalam parit yang telah berisi antibakteri.22 4. Cup-plate technique Metode ini prinsipnya sama dengan metode disc diffusion, media agar yang telah ditanami bakteri akan dibuat sumur yang akan diisi oleh agen antibakteri.22
17
5. Gradient-plate technique Metode ini menggunakan beberapa konsentrasi antibakteri di media agar yang dicairkan dan larutan uji ditambahkan. Campurannya dituang ke dalam cawan petri dalam posisi miring. Bakteri uji digoreskan dari konsentrasi tinggi ke rendah, hasilnya dihitung dari panjang total pertumbuhan bakteri maksimum dibandingkan dengan panjang pertumbuhan hasil goresan.22 B. Metode Dilusi 1. Metode dilusi cair Metode ini digunakan untuk menentukan konsentrasi hambat minimal (KHM) dan konsentrasi bunuh minimal (KBM) dari bahan antibakteri uji terhadap bakteri uji. Caranya dengan mengencerkan bahan antibakteri uji pada medium cair sampai diperoleh beberapa konsentrasi, kemudian masing-masing konsentrasi ditambahkan bakteri uji.22 2. Metode dilusi padat Metode ini sama dengan metode dilusi cair, tetapi menggunakan media padat. Kelebihannya pada metode ini adalah satu konsentrasi agen antibakteri yang diuji dapat untuk menguji beberapa bakteri lain.22
18
2.2 Kerangka Teori Ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.)
Flavonoid, alkaloid, saponin, fenol
Merubah karakteristik dinding sel bakteri
Biakan bakteri Escherichia coli Metode pengujian antibakteri
Metode
Metode
Gradientplate technique
Cup-plate technique
Metode Ditch-plate technique
Metode
Metode
E-test
disc diffusion
Pertumbuhan bakteri normal
Pertumbuhan bakteri terhambat
Clear zone Bagan 2.2 Kerangka Teori
2.3 Kerangka Konsep Ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.)
Biakan bakteri Escherichia coli
Metode disc diffusion
Bagan 2.3 Kerangka Konsep
Clear zone
19
2.4 Definisi Operasional Tabel 2.2 Definisi operasional No.
Variabel
Definisi
Alat Ukur
Hasil Ukur
Operasional 1.
Skala Ukur
Zona
Daerah bersih
Penggaris
Diameter
hambat
disekeliling
zona bening
Escherichia
cakram yang
(clear zone)
coli
tidak ditemukan
Numerik
adanya pertumbuhan Escherichia coli 2.
Konsentrasi
Ekstrak kubis
Timbangan
Jumlah
ekstrak
dengan
digital
ekstrak sesuai
kubis
konsentrasi
dengan
yang telah
konsentrasi
ditentukan
pada setiap
Kategorik
tempat cawan 3.
Larutan
Larutan kontrol
Timbangan
Cakram uji
kontrol
negatif yang
digital
berisi etanol
negatif
berisi etanol
Numerik
96%
96% 4.
Kontrol
Kontrol positif
positif
berupa kertas
berisi
cakram berisi
antibiotik
antibiotik
amoksisilin
amoksisilin
Tidak ada
Cakram uji
Numerik
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Desain Penelitian Penelitian ini merupakan penelitian ekperimental dengan menggunakan Metode Difusi Agar atau Disc Diffusion. 3.2 Waktu dan Tempat Penelitian 3.2.1 Waktu penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2014 sampai bulan September 2014. 3.2.2 Tempat penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. 3.3 Bahan yang Diuji Bahan uji berupa ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) yang diekstraksi di Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (BALITRO) Bogor. (Lampiran 2) 3.4 Sampel Penelitian Bakteri Escherichia coli diisolasi pada media Nutrient agar, dan diinkubasi pada suhu 37°C selama 24 jam. Menggunakan amoksisilin sebagai kontrol positif dan etanol 96% sebagai kontrol negatif.
20
21
3.5 Identifikasi Variabel 3.5.1 Variabel Bebas Variabel bebas berupa ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) dengan konsentrasi sebagai berikut: 15 mg/ml, 50 mg/ml, 60 mg/ml, 80 mg/ml, dan 100%. 3.5.2 Variabel Terikat Variabel terikat berupa pertumbuhan bakteri Escherichia coli yang dikultur pada media Nutrient agar. Kemudian dilakukan pengukuran zona hambat yang terbentuk dalam satuan millimeter. 3.6 Alat dan Bahan Penelitian 3.6.1 Alat Penelitian Tabung reaksi, vortex, bunsen, alkohol, ose, cawan petri, penggaris, korek api, rak tabung, autoclave, baki, alumunium foil, swab kapas, erlenmeyer, inkubator, oven, penggaris, label, alat tulis, laminar air flow, tisu, pinset, dan kamera. 3.6.2 Bahan Penelitian Ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L), pelarut etanol 96%, pembenihan Nutrient agar, biakan Escherichia coli, cakram uji kosong, cakram uji antibiotik Amoksisilin. 3.7 Cara Kerja Penelitian 3.7.1 Pengumpulan dan Determinasi Tumbuhan Kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L) yang digunakan dalam penelitian ini adalah kubis yang diperoleh dari pasar tradisional Ciputat sebanyak 1 kilogram, dan dilakukan determinasi di Pusat Konservasi Tumbuhan Kebun Raya Bogor, LIPI. (Lampiran 1)
22
3.7.2 Pembuatan Ekstrak Kubis Kubis diperoleh dari pasar tradisional di Ciputat yang sebanyak 1 kilogram. Kemudian dilakukan pembuatan ekstrak kubis di Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (BALITRO) Bogor dengan metode maserasi. Ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L) yang dihasilkan dalam bentuk kental sebanyak 58,8 ml. (Lampiran 2)
Gambar 3.1 Hasil ekstraksi kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) 3.7.3 Sterilisasi Alat dan Bahan Seluruh alat yang akan digunakan sebelumnya dicuci bersih, selanjutnya dikeringkan dan dibungkus dengan kertas kemudian disterilisasi di dalam autoclave selama 15-30 menit dengan mengatur tekanan sebesar 15 dyne/cm3 (1,5 atm) dan sampai suhu sebesar 121°C. 3.7.4 Pembuatan Media Kultur Nutrient agar ditimbang dengan menggunakan neraca analitik sebanyak 10 gr, kemudian tambahkan aquades sebanyak 500 ml kedalam labu Erlenmeyer. Panaskan labu Erlenmeyer pada pemanas air sampai Nutrient agar larut dengan air. Kemudian sterilkan dengan menggunakan autoclave pada suhu 121C selama 15 menit. Kemudian tuang kedalam cawan petri, dimana setiap cawan petri berisi 15-20 ml Nutrient agar cair kemudian biarkan sampai memadat. Setelah Nutrient agar memadat siap untuk digunakan.
23
3.7.5 Pembuatan Stok bakteri Pembuatan stok bakteri ini dilakukan untuk memperbanyak bakteri, dengan cara menginokulasikan 1 ose biakan murni bakteri Escherichia coli di Nutrient agar, kemudian diinkubasi selama 24 jam dengan suhu 37°C di dalam inkubator. 3.7.6 Pembuatan stok variabel konsentrasi Stok ekstrak kubis akan dibuat dalam berbagai konsentrasi yaitu konsentrasi 15 mg/ml, 50 mg/ml, 60 mg/ml, 80 mg/ml dan 100%. Etanol 96% digunakan sebagai kontrol negatif dan antibiotik amoksisilin sebagai kontrol positif, sehingga seluruhnya berjumlah 6 variabel. Penelitian ini dikerjakan secara triplet. Cakram uji kosong dimasukkan ke dalam masing-masing stok variabel konsentrasi selama 15-30 menit. Kemudian masing-masing stok variabel akan dimasukkan ke dalam 3 cawan petri (1 cawan petri akan berisi 4 cakram disc kosong, kontrol negatif dan amoksisilin sebagai kontrol positif) yang akan digunakan dalam tahap pengujian selanjutnya.
Gambar 3.2 Ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitataL.) pada berbagai konsentrasi 3.7.7 Uji Aktivitas Antibakteri Ekstrak Kubis Bakteri diencerkan dengan mencampurkan 1 ose suspensi bakteri Escherichia coli ke dalam tabung reaksi yang telah berisi cairan NaCl, kemudian dihomogenkan dengan menggunakan vortex dan kekeruhannya dibandingkan dengan larutan standar 0.5 Mc Farland. Kemudian larutan bakteri dioleskan pada
24
media pertumbuhan Nutrient agar dengan menggunakan swab kapas steril. Cakram uji kosong yang telah direndam di dalam masing-masing stok konsentrasi ekstrak kubis tadi diletakkan di atas permukaan agar secara higienis di dalam laminar air flow. Lalu media Nutrient agar yang telah diisi cakram disc yang telah direndam akan diinkubasi ke dalam inkubator. Inkubasi dilakukan pada suhu 37°C selama 24 jam, keesokan harinya diukur diameter zona hambat (clear zone) yang terbentuk yaitu tampak sebagai area jernih atau bersih yang mengelilingi cakram yang telah direndam ekstrak kubis dengan menggunakan penggaris. Apabila tidak terdapat zona hambat tidak terlihat area bersih disekitar cakram. 3.8 Alur Penelitian Kultur bakteri Escherichia coli di medium Nutrient agar
Pembuatan konsentrasi ekstrak kubis
Masukan 1 ose Escherichia coli dari hasil kultur ke dalam larutan NaCl
Masukkan ekstrak kubis dengan konsentrasi 15 mg/ml, 50 mg/ml, 60 mg/ml, 80 mg/ml, 100% kedalam cawan petri
NaCl dan Escherichia coli divortex hingga homogen Kekeruhan distandarisasi menggunakan larutan standarisasi dengan konsentrasi 0,5 Mc Farland Bakteri diusapkan ke media Nutrient agar dengan menggunakan swab kapas steril
Larutkan ekstrak dengan etanol 96% sesuai dengan konsentrasi masingmasing Rendam cakram disc ke dalam masing-masing konsentrasi selama 15-30 menit
Cakram disk yang telah terisi ekstrak, kontrol negatif dan positif diletakkan pada Nutrient agar yang telah diberi bakteri
Inkubasi selama 24 jam Amati dan mengukur zona hambat
Bagan 3.1 Alur Penelitian
Rendam cakram disc ke dalam etanol 96% di dalam cawan, sebagai kontrol negatif Kontrol positif cakram amoksisilin 25 ug
25
3.9 Pengolahan dan Analisis data Analisis data yang dilakukan pada penelitian ini dengan menggunakan uji hipotesis komparatif numerik lebih dari 2 kelompok yang tidak berpasangan sehingga uji statistik yang digunakan adalah One Way Anova dengan syarat distribusi data harus normal dan varian yang digunakan sama. Jika distribusi data tidak normal, maka uji alternatif yang dilakukan adalah uji ststistik nonparametrik Kruskall-Wallis. Selanjutnya dilakukan uji post hoc apabila hasil dari uji One Way Anova atau uji Kruskall-Wallis bermakna.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil 4.1.1 Efek Ekstrak Kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) terhadap Escherichia coli
Gambar 4.1 Efek ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) terhadap pertumbuhan Escherichia coli
Grafik 4.1 Hambatan pertumbuhan Escherichia coli
26
27
Hasil pengukuran zona hambat pada uji efektifitas ekstrak kubis (Brassica oleracea L.var. capitata L.) terhadap Escherichia coli didapatkan hasil sebagai berikut: pada konsentrasi ekstrak kubis 15 mg/ml didapatkan rata-rata zona hambat 9 mm, pada konsentrasi ekstrak kubis 50 mg/ml didapatkan rata-rata zona hambat 10 mm, pada konsentrasi ekstrak kubis 60 mg/ml didapatkan ratarata zona hambat 11 mm, pada konsentrasi ekstrak kubis 80 mg/ml didapatkan rata-rata zona hambat 11 mm, ekstrak murni 100% didapatkan zona hambat 16 mm, pada kontrol positif dengan menggunakan amoksisilin didapatkan rata-rata zona hambat 25 mm. Berdasarkan klasifikasi Greenwood bahwa ekstrak kubis 15 mg/ml tidak memiliki respon hambatan pertumbuhan terhadap Escherichia coli, sedangkan ekstrak kubis 50 mg/ml, 60 mg/ml, dan 80 mg/ml memiliki respon hambatan lemah terhadap Escherichia coli, dan ekstrak kubis 100% memiliki respon hambatan sedang terhadap Escherichia coli. Pada uji kontrol negatif yang menggunakan etanol 96% tidak terbentuk zona hambat yang memberikan arti bahwa tidak adanya hambatan terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli. Hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi ekstrak kubis berbanding lurus dengan bertambah kuatnya zona hambat pertumbuhan bakteri. 4.1.2 Uji Kebermaknaan Konsentrasi Ekstrak Kubis (Brassica oleracea L.var. capitataL.) Variabel dalam penelitian ini adalah variabel kategorik-numerik tidak berpasangan dan memiliki lebih dari dua data, oleh karena itu dilakukan uji kebermaknaan dengan menggunakan One – Way Annova. Sebelum melakukan uji kebermaknaan tersebut ada 2 syarat yang harus dipenuhi yaitu distribusi data normal dengan p > 0,05 dan variansi data normal dengan p > 0,05. Data penelitian diatas menunjukkan bahwa data tidak memenuhi syarat untuk melakukan uji OneWay Annova, maka digunakan uji Kruskall-Wallis. Pada uji Kruskall-Wallis menunjukkan nilai signifikan atau bermakna yang mana dapat dikatakan bermakna jika p < 0,05. Dari perhitungan uji Kruskall-Wallis didapatkan nilai p = 0,003 yang berarti lebih kecil dari p 0,05 yang terdapat perbedaan bermakna pada konsentrasi ekstrak kubis terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli. Untuk
28
melihat perbedaan yang bermakna pada tiap konsentrasi dilakukan uji dengan Mann-Whitney. Berikut ini merupakan hasil uji dengan Mann-Whitney: Tabel 4.1. Hasil Analisis dengan Menggunakan Uji Mann-Whitney Konsentrasi
15
50
60
80
mg/ml
mg/ml
mg/ml
mg/ml
0,025
0,025 0,025
15 mg/ml 50 mg/ml 60 mg/ml 80 mg/ml
100%
Amoksisilin Etanol
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
0,025
1,000
0,025
0,025
0,025
0,025
100% Amoksisilin
0,025
0,025
0,025
0,025 0,025
Pada uji post hoc, perbedaan antar konsentrasi dinyatakan bermakna apabila didapatkan nilai p < 0,05. Ternyata terdapat perbedaan yang bermakna antar setiap konsentrasi dibandingkan dengan amoksisilin pada tingkat kepercayaan 95%. Sementara itu perbedaan konsentrasi tidak memiliki perbedaan yang bermakna pada konsentrasi 60 mg/ml dan 80 mg/ml. Pada penelitian ini, diketahui bahwa respon yang terbentuk dari penghambatan tumbuhnya bakteri Escherichia coli merupakan respon lemah sampai sedang. 4.2 Pembahasan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, ekstrak kubis mampu menghambat pertumbuhan Escherichia coli, namun tidak didapatkan respon hambatan pada konsentrasi 15 mg/ml. Pada konsentrasi 50 mg/ml, 60 mg/ml dan 80 mg/ml didapatkan respon hambatan lemah, sementara itu pada konsentrasi 100% didapatkan respon hambat sedang, dengan menggunakan pelarut etanol 96%. Pelarut etanol 96% digunakan sebagai kontrol negatif untuk menunjukkan
29
bahwa tidak ada efek antibakteri. Amoksisilin digunakan sebagai kontrol positif karena obat antibakteri golongan beta-laktam dengan spektrum luas, sehingga dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif dan negatif melalui penghambatan sintesis peptidoglikan sehingga dinding bakteri tidak terbentuk dengan baik Pada penelitian ini didapatkan hasil yang berbeda dengan dengan penelitian yang dilakukan oleh Tahira pada tahun 2013, dimana ekstrak kubis dengan pelarut methanol 80% memiliki respon hambatan sedang terhadap pertumbuhan Escherichia coli. Pengujian yang dilakukan untuk menghambat bakteri dengan metode disc diffusion pada konsentrasi 10 mg/ml zona hambat 7 mm, 20 mg/ml zona hambat 9 mm, 40 mg/ml zona hambat 15 mm, dan 100 mg/ml zona hambat 16 mm. Berdasarkan klasifikasi Greenwood, hasil uji esktrak kubis yang dilakukan Tahira dengan pelarut metanol pada konsentrasi 10 mg/ml dan 20 mg/ml tidak ada respon zona hambat, konsentrasi 40 mg/ml menunjukkan zona hambatan lemah, dan konsentrasi 100 mg/ml menunjukkan zona hambatan sedang. Semakin tingginya konsentrasi yang digunakan, maka zona hambatan yang dihasilkan juga meningkat. Pada penelitian yang dilakukan Hafidh pada tahun 2012 dengan menggunakan ekstrak kubis dalam pelarut metanol pada konsentrasi 200 mg/ml dan 500 mg/ml ternyata didapatkan aktivitas antibakteri pada Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. Pada konsentrasi 200 mg/ml dengan zona hambat 15 mm menunjukkan zona hambatan lemah dan konsentrasi 500 mg/ml zona hambatnya 20 mm menunjukkan zona hambatan sedang. Penelitian oleh Hafidh pada tahun 2012
dengan
pemeriksaan
Scanning
Electron
Microscope
(SEM)
dan
Transmission Electron Microscope (TEM ) menunjukkan bahwa mekanisme zat aktif kubis yaitu flavonoid, fenol, alkaloid, dan saponin terhadap efek antibakteri yaitu dengan merubah karakteristik dinding sel bakteri lalu meningkatkan permeabilitas dinding sel dan merubah metabolisme peptida.16 Penelitian lain oleh Jaiswal pada tahun 2011 dengan metode model baranyi, yaitu suatu teknik pemeriksaan pertumbuhan bakteri dengan cara mengidentifikasikan
secara
struktural
dan
diaplikasikan
sebagai
data
30
sesungguhnya. Pada ekstrak kubis dengan menggunakan berbagai pelarut methanol 60%, etanol 60%, dan aseton 60% memiliki respon hambat terhadap bakteri L. monocytogenes, S. abony, P. aeruginosa, dan E. faecalis. Pelarut methanol 60% menunjukkan efek paling tinggi terhadap aktifitas antibakteri. Pada penelitian-penelitian diatas yang telah dipublikasikan diketahui bahwa ekstrak kubis dengan menggunakan pelarut metanol memberikan hasil yang lebih baik terhadap zona hambatan bakteri. Namun disamping itu diketahui metanol merupakan bentuk alkohol paling sederhana yang mudah menguap, terbakar, dan beracun sehingga penggunaannya tidak boleh untuk dikonsumsi. Pada penelitian ini, peneliti menggunakan pelarut etanol 96% karena tidak mengandung toksiksitas yang tinggi atau tidak toksik dibanding metanol. Etanol mempunyai titik didih yang rendah dan cenderung aman.24 Efek antibakteri ekstrak kubis terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli diduga karena kandungan fenol dan derivatnya seperti flavonoid, alkaloid, dan saponin. Fenol memicu inaktivasi enzim seluler sehingga terjadi perubahan permeabilitas membran. Influks berlebih substansi ekstra seluler akan memicu kebocoran komponen intraselular termasuk pelepasan K+ yang merupakan tanda pertama kerusakan membran. Melalui proses koagulasi, fenol bisa merusak organ intrasellular bakteri, selain itu fenol juga akan merusak proton motive force yang memiliki fungsi sebagai penghasil energi bagi mikroba.25 Flavonoid merupakan kelompok senyawa fenol yang mempunyai kecendrungan mengikat protein sehingga menghambat aktivitas enzim mikroba, pada akhirnya mengganggu aktivitas metabolisme. Saponin merupakan zat yang dapat meningkatkan permeabilitas membran sehingga terjadi hemolisis sel. Apabila saponin berinteraksi dengan sel mikroba maka akan terjadi lisis atau pecah. Alkaloid merupakan zat yang mempunyai kecendrungan menghambat pertumbuhan
bakteri
peptidoglikan sel bakteri.
dengan
cara
mengganggu
komponen
penyusun
26,27
Secara umum senyawa fenol dan derivatnya memiliki aktivitas antibakteri lebih kuat pada bakteri Gram positif dibandingkan bakteri Gram
31
negatif, hal ini disebabkan perbedaan yang signifikan pada lapisan luar bakteri. Lapisan hidrofilik yang kaya akan polisakarida pada membran luar bakteri Gram negatif memiliki fungsi pelindung terhadap penetrasi berbagai molekul antibiotik, sedangkan ruangan periplasma yang tidak dimiliki bakteri Gram positif mengandung beberapa enzim yang bisa merusak zat ekstraseluler. Flavonoid diketahui bersifat polar sehingga lebih mudah menembus lapisan peptidoglikan yang juga bersifat polar pada bakteri Gram positif dibandingkan bakteri Gram negatif. Dinding sel Gram positif mengandung polisakarida (asam terikoat) merupakan polimer yang larut dalam air, yang berfungsi sebagai transfor ion positif untuk keluar masuk. Hal tersebut menunjukkan bahwa dinding sel Gram positif bersifat lebih polar dibandingkan Gram negatif.25
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan 1. Ekstrak tanaman kubis (Brassica oleracea L.var capitata L.) dengan pelarut etanol 96% dapat menunjukkan aktifitas antibakteri terhadap pertumbuhan bakteri Escherichia coli. 2. Pada pengukuran zona hambat didapatkan hasil sebagai berikut: Pada konsentrasi ekstrak kubis 15 mg/ml rata-rata zona hambat 9 mm, 50 mg/ml rata-rata zona hambat 10 mm, 60 mg/ml rata-rata zona hambat 11 mm, 80 mg/ml rata-rata zona hambat 11 mm, ekstrak murni 100% ratarata zona hambat 16 mm. 3. Hasil uji statistik Kruskall-Wallis menunjukkan nilai signifikan atau bermakna pada berbagai konsentrasi ekstrak kubis pada pertumbuhan bakteri Escherichia coli dengan nilai α = 0.003 (α < 0,05) 5.2 Saran Berdasarkan hasil penelitian yang ada, maka disarankan bagi penelitian selanjutnya: 1. Melakukan penelitian lebih lanjut tentang pengaruh konsentrasi ekstrak tanaman kubis terhadap bakteri Escherichia coli dengan menggunakan konsentrasi yang berbeda dari penelitian ini. 2. Melakukan penelitian lebih lanjut tentang kerja antibakteri ekstrak tanaman kubis terhadap bakteri
32
33
DAFTAR PUSTAKA
1. Mohammad J., Sri SYT., et all. Buku Ajar Gastroenterologi-Hepatologi, Jilid 1. Jakarta: Badan Penerbit IDAI. 2010. hal. 87-88. 2. International Vaccine Access Center (IVAC). Pneumonia and Diarrhea Progress Report 2013. Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health. 2013. hal. 1-2. 3. Sudoyo, Aru W., dkk. Buku Ajar Ilmu Penyakit Dalam. Jilid 1 edisi IV. Dalam: Simadibrata K, M., & Daldiyono. Diare Akut. Jakarta: Interna Publishing Pusat Penerbitan Ilmu Penyakit Dalam. 2009. hal. 548-549. 4. Bakti Husada. Riset Kesehatan Dasar (RISKESDAS 2013). Jakarta: Badan Penelitian dan Pengembangan Kesehatan Kementrian Kesehatan RI. 2013. hal. 67 & 72 5. Brook GF., Janet SB., et all. Mikrobiologi Kedokteran Jawetz. Ed. 25. Jakarta: EGC. 2010. 6. Suwando S. Jurnal Bahan Alam Indonesia. Skrining Tumbuhan Obat yang Mempunyai Aktivitas Antibakteri Penyebab Karies Gigi dan Pembentukan Plak. ISSN 1412-2855 Vol. 6, No. 2, Januari 2007. 7. Dalimartha, S. Atlas Tumbuhan Obat Indonesia. Jilid 2. Jakarta: PT. Pustaka Pembangunan Swadaya Nusantara. 2000. hal. 115-119 8. Tahira, Z., Riffat, F., et all. In-Vitro Assessment of Antibacterial Activity of Methanol Extract of Brassica Oleracea against Selected Bacterias. JLUMHS September-December Vol 12: No. 03. 2013. 9. Jaiswal, AK., Rajauria, G., et all. Phenolic Composition, Antioxidant Capacity and Antibacterial Activity of Selected Irish Brassica Vegetables. Natural Product Communications Vol. 6 No. 0. 2011.
34
10. Plant Database. Brassica oleracea L. (cabbage). Natural Resources Conservation Service. United States Department of Agriculture. Diakses: http://plants.usda.gov/core/profile?symbol=BROL, tanggal: 29/07/2014. 11. Utama, CS., Mulyanto, A. Potensi Limbah Pasar Saytir Menjadi Starter Fermentasi. Universitas Diponegoro Semarang. Jurnal Kesehatan Vol. 2 No. I Juni 2009. 12. Vincent, & Yamaguchi. Sayuran Dunia 2: Prinsip, Produksi dan Gizi. Ed. 2. Bandung: ITB. 1998. 13. Rokayya, S., Li, CJ., et all. Cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata) Phytochemicals with Antioxidant and Anti-inflammatory Potential. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, Vol 14, 2013. 14. Jahangir, M. Stress response and health affecting compounds in Brassicaceae: Health-affecting compounds in Brassicaceae. Comp. Rev. Food Sci. Food Saf. 8; 1 – 43. 2009. 15. Ogbede, S.C., Saidu, A.N., Kabiru, A.Y. Phytochemical Compositions, Antihyperlipidemic And Hepatoprotective Effects Of Brassica Oleracae Var. Capitata L. Leaf Extracts On Triton-Induced Hyperlipidemic Rats. International Journal of Medical Science and Clinical Inventions Vol 1 issue 6 page no. 345351 ISSN: 2348-991X. 2014. 16. Hafidh, RR., Abdulamir, AS., et all. Inhibition of Growth of Highly Resistant Bacterial and Fungal Pathogens by a Natural Product. The Open Microbiology Journal, 5, 96-106. 2011. 17. Kar, Ashutosh. Farmakognosi & Farmakobioteknologi. Ed. 2. Volume 3. Jakarta: EGC. 2013. hal. 846-849. 18. Hafidh RR., Abdulamir AS., Abu Bakar F. Phenotype microarray profiling of the antibacterial activity of red cabbage. Functional Foods in Health and Disease, 2(6):212-227. 2012.
35
19. Correa, CB., Martin, JGP., et all. Antilisterial activity of broccoli stems (Brassica oleracea) by flow cytometry. International Food Research Journal 21(1): 395-399. 2014. 20. Integrated Taxonomic Information System (ITIS). Taxonomic Hierarchy. Escherichia
coli:
Taxonomic
Serial
No.:
285
Diakses:
http://www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_valu v=285&print_version=PRT&source=to_print, tanggal: 29/07/2014. 21. Misnadiarly, Djajaningrat, H. Mikrobiologi untuk Klinik dan Laboratorium. Jakarta: Rineka Cipta. 2014. hal. 55-56. 22. Pratiwi, ST. Mikrobiologi Farmasi. Jakarta: Penerbit Erlangga. 2008. 23. Bauer AW., Kirby, WMM., Sherris, JC., Truck, M. Antibiotic Susceptibility Testing by a Standardized Single Disc Method. AM J Clin Pathol. 1966. 24. Cadidjah. Uji Aktivitas Antibakteri Ekstrak Diklorometan dan Asetil Asetat Daun Bintaro (Cerbera manghas, linn) terhadap Bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli. Skripsi. Jurusan Farmasi FKIK UIN Jakarta, Tangerang. 2009. 25. Cetin-Karaca, Hayriye. Evaluation Of Natural Antimicrobial Phenolic Compounds Against Foodborne Pathogens. Tesis. University of Kentucky, USA. 2011. hal. 13-19. 26. Widiatmojo, Hutomo. Uji Potensi Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kecombrang (Nicolaia speciosa Horan) terhadap Bakteri Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. Skripsi. Jurusan Farmasi FKIK UIN Jakarta, Tangerang. 2009. 27. Rinawati, ND. Daya Antibakteri Tumbuhan Majapahit (Crescentia cujete L.) Terhadap Bakteri Vibrio alginolyticus. Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
36
LAMPIRAN
Lampiran 1 Hasil Identifikasi/Determinasi Bahan Uji
37
Lampiran 2 Sertifikasi Pengujian Ekstrak Kubis
38
Lampiran 3 Data Hasil Uji Statistik
UJI DESKRIPTIF DAN NORMALITAS DATA Case Processing Summary Cases Valid N
Missing
Percent
zona_hambat
21
N
Total
Percent
100.0%
0
N
.0%
Percent 21
100.0%
Descriptives Statistic zona_hambat
Mean
11.7143
95% Confidence Interval for Mean
Lower Bound
8.4472
Upper Bound
14.9814
5% Trimmed Mean
11.6270
Median
11.0000
Variance
Std. Error 1.56623
51.514
Std. Deviation
7.17735
Minimum
.00
Maximum
25.00
Range
25.00
Interquartile Range
7.00
Skewness
.354
.501
Kurtosis
.339
.972
Tests of Normality a
Kolmogorov-Smirnov Statistic zona_hambat
.254
a. Lilliefors Significance Correction
Df
Shapiro-Wilk
Sig. 21
.001
Statistic .870
df
Sig. 21
.010
39
UJI
DESKRIPTIF
DAN
NORMALITAS
DATA
YANG
DI
TRANSFORMASI Case Processing Summary Cases Valid N
Missing
Percent
zona_hambat2
18
N
Total
Percent
85.7%
3
N
14.3%
Percent 21
100.0%
Descriptives Statistic zona_hambat2
Mean
Std. Error
1.1065
95% Confidence Interval for Mean
Lower Bound
1.0291
Upper Bound
1.1840
5% Trimmed Mean
1.0988
Median
1.0414
Variance
.03671
.024
Std. Deviation
.15575
Minimum
.95
Maximum
1.40
Range
.44
Interquartile Range
.20
Skewness
1.071
.536
Kurtosis
-.192
1.038
Tests of Normality a
Kolmogorov-Smirnov Statistic zona_hambat2
.329
a. Lilliefors Significance Correction
Df
Shapiro-Wilk
Sig. 18
.000
Statistic .795
df
Sig. 18
.001
40
UJI KRUSKAL-WALLIS Ranks Uji_konsentrasi zona_hambat
Mean Rank
ektrakkubis15mg/ml
3
5.00
ekstrakkubis50mg/ml
3
8.00
ekstrakkubis60mg/ml
3
12.50
ekstrakkubis80mg/ml
3
12.50
ekstrakkubis100%
3
17.00
Amoksisilin
3
20.00
etanol96%
3
2.00
Total
Test Statistics
21
a,b
zona_hambat Chi-Square Df Asymp. Sig. a. Kruskal Wallis Test b. Grouping Variable: Uji_konsentrasi
N
20.000 6 .003
41
Lampiran 4 Alat dan Bahan
Alat penelitian
Autoclave
Inkubator
Vortex
Laminar air flow
Escherichia coli
42
Lampiran 5
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama
: Lara Sofhy Wahyuni
Tempat, Tanggal Lahir
: Rumbai, 27 Oktober 1992
Alamat
: Jl. Balam sakti, panam, Pekanbaru
Email
:
[email protected]
No.Telpon
: 085313336082
Riwayat Pendidikan 1. 1997-1998
: TK IT Mutiara Duri
2. 1998-2004
: SD IT Mutiara Duri
3. 2004-2007
: SMP Swasta Cendana Duri
4. 2007-2010
: SMA swasta Cendana Duri
5. 2010-2011
: Psikologi Universitas Tarumanegara Jakarta
6. 2011-Sekarang
: Program Studi Pendidikan Dokter, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
