Aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi (ocinum cannum) secara in vitro
AKTIVITAS ANTIBAKTERI MINYAK ATSIRI DAUN
KEMANGI (Ocinum cannum) SECARA IN VITRO
NINDY LESTARIE
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antibakteri
Minyak Atsiri Daun Kemangi (Ocinum cannum) secara in vitro adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Penelitian ini didanai oleh
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi melalui Program Kreativitas Mahasiswa
Bidang Penelitian Tahun 2013 dengan judul Inovasi “Kewangi” Sebagai Gel
Antiseptik Alami Dari Minyak Atsiri Kemangi (Ocinum cannum). Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Nindy Lestarie
G84100010
ABSTRAK
NINDY LESTARIE. Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kemangi
(Ocinum cannum) secara in vitro. Dibimbing oleh SURYANI dan INDA
SETYAWATI.
Alkohol banyak digunakan sebagai bahan antibakteri dalam gel antiseptik
pembersih tangan. Alkohol dapat menyebabkan kekeringan dan iritasi pada kulit.
Minyak atsiri daun kemangi (Ocinum cannum) dapat dijadikan alternatif
pengganti alkohol karena sifatnya yang mudah menguap. Penelitian ini bertujuan
menguji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi (O. cannum). Prosedur
penelitian meliputi ekstraksi minyak atsiri dengan metode penyulingan uap,
analisis komponen minyak atsiri dengan GC-MS pyrolysis, uji aktivitas
antibakteri dengan metode difusi agar pada konsentrasi 0.0625 % hingga 100 %.
Kontrol negatif yang digunakan adalah propilen glikol dan kontrol positif yang
digunakan adalah ampisilin. Rendemen minyak atsiri yang dihasilkan adalah
sebesar 0.04 % dengan komponen penyusun terbanyak adalah sitral (16.65 %).
Hasil uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum) memiliki daya antibakteri yang tergolong sedang pada Escherichia
coli dan tergolong lemah pada Staphylococcus aureus, sedangkan ampisilin
memiliki daya antibakteri yang tergolong kuat pada E. coli dan sedang pada S.
aureus.
Kata kunci: antibakteri, daun kemangi (O. cannum), E. coli, minyak atsiri, S.
aureus
ABSTRACT
NINDY LESTARIE. Antibacterial Activity of Essential Oils from Basil Leaves
(Ocinum cannum) by in vitro. Supervised by SURYANI and INDA
SETYAWATI.
Alcohol is widely used as an antibacterial compound in an antiseptic hand
sanitizer gel. Alcohol can caused dried and irritated on skin. Essential oil from
basil leaves (Ocinum cannum) can be used to replace alcohol because it is volatile.
This research is to examine the antibacterial activity of essential oil from basil
leaves (O. cannum). The procedures are extraction of essential oil with steam
distillation method, analysis of essential oil’s components by GC-MS pyrolysis,
and antibacterial activity test by agar diffusion method on concentration 0.0625 %
to 100 %. Propylene glycol was used for negative control and ampicillin for the
positive one. Basil leaves produce 0.04 % essential oil and sitral as the dominant
compound (16.65 %). The studies have shown that the essential oil of basil leaves
(O. cannum) have moderately suppressed the growth of Escherichia coli and
weakly suppressed the growth of Staphylococcus aureus, whereas ampicillin has
found suppressed the activity of E. coli strongly and S. aureus moderately.
Keywords: antibacterial, basil leaves (O. cannum), E. coli, essential oil, S. aureus
2
AKTIVITAS ANTIBAKTERI MINYAK ATSIRI DAUN
KEMANGI (Ocinum cannum) SECARA IN VITRO
NINDY LESTARIE
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biokimia
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
3
Judul Skripsi : Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kemangi (Ocinum
cannum) Secara in vitro
Nama
: Nindy Lestarie
NIM
: G84100010
Disetujui oleh
Dr. Suryani, S.P., M.Sc
Inda Setyawati, S.TP., M.Si
Pembimbing I
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir I Made Artika, MApp, Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
4
PRAKATA
Bismillahirrahmanirrahim
Tiada kata terindah selain syukur atas segala anugerah yang diberikan Allah
SWT sehingga penyusunan karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian ini
dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 hingga bulan April 2014, bertempat di
Laboratorium Penelitian Departemen Biokimia IPB, di Balai Penelitian Tanaman
Obat dan Aromatik Bogor, serta di Laboratorium Penelitian dan Pengembangan
Hasil Hutan, Bogor, dengan judul “Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun
Kemangi (Ocinum cannum) secara in vitro”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Suryani, S.P., M.Sc dan Inda
Setyawati, S.TP., M.Si sebagai pembimbing yang telah memberikan bimbingan,
arahan, kritik serta saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada
seluruh teknisi laboratorium yang telah membantu jalannya kegiatan penelitian.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada orang tua, adik-adik, seluruh keluarga,
teman-teman, serta semua pihak yang telah terlibat dalam pembuatan tugas akhir
ini, untuk segala do’a, dukungan, dan bantuan yang senantiasa diberikan, semoga
diberkahi Allah SWT.
Tiada gading yang tak retak. Penulis menyadari masih terdapat banyak
kekurangan dalam penulisan karya ilmiah ini. Oleh karena itu kritik dan saran
yang membangun sangat penulis harapkan demi hasil yang lebih baik. Semoga
karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
Nindy Lestarie
5
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
6
DAFTAR LAMPIRAN
6
PENDAHULUAN
7
METODE PENELITIAN
8
Bahan dan Alat
Prosedur Penelitian
8
8
HASIL
10
PEMBAHASAN
13
SIMPULAN DAN SARAN
16
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
19
RIWAYAT HIDUP
24
6
DAFTAR GAMBAR
1 Minyak atsiri murni hasil penyulingan
10
2 Kromatogram GC-MS minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
11
3 Zona bening oleh minyak atsiri 40 (% (v/v) terhadap E. coli
12
4 Aktivitas Antibakteri minyak atsiri terhadap E. coli dan S. aureus
12
5 Persentase inhibisi minyak atsiri terhadap E. coli dan S. aureus
13
DAFTAR LAMPIRAN
1 Strategi penelitian (Bagan alir)
20
2 Rendemen minyak atsiri
21
3 Pengenceran minyak atsiri dengan propilen glikol
21
4 Diameter zona hambat minyak atsiri
22
5 Uji aktivitas antibakteri
23
7
PENDAHULUAN
Penyakit infeksius merupakan salah satu masalah di bidang kesehatan, dan
merupakan jenis penyakit yang paling banyak diderita oleh penduduk di negara
berkembang, termasuk di Indonesia. Salah satu penyebab penyakit infeksius
adalah bakteri patogen. Bakteri patogen lebih berbahaya dan menyebabkan infeksi
baik secara sporadis maupun endemik. Bakteri patogen yang paling sering
menyerang manusia adalah Escherichia coli dan Staphylococcus aureus karena
keberadaan bakteri tersebut yang paling banyak di tangan (Maryati et al. 2007).
Infeksi yang sering disebabkan oleh E. coli ialah infeksi pada saluran pencernaan,
sedangkan infeksi oleh S. aureus ditandai dengan gejala peradangan dan
pembentukan abses pada kulit. Salah satu cara untuk mencegah terjadinya infeksi
oleh kedua jenis bakteri patogen tersebut adalah dengan senantiasa menjaga
kebersihan tangan (Noer 2012).
Era modern seperti saat ini, dengan mobilitas yang semakin meningkat,
membuat masyarakat cenderung memilih solusi yang cepat, praktis, dan efektif
dalam memenuhi kebutuhan, termasuk dalam hal membersihkan tangan. Hal ini
karena dalam kondisi tertentu tidak dimungkinkan menggunakan air dan sabun
kesehatan. Oleh karena itu, berbagai jenis gel antiseptik pembersih tangan (hand
sanitizer) hadir di tengah-tengah masyarakat. Namun, beberapa jenis antiseptik
pembersih tangan yang sudah tersedia menggunakan alkohol sebagai bahan
antibakterinya. Penggunaan alkohol sebagai bahan dasar pembersih tangan kurang
aman terhadap kesehatan, karena pada intensitas pemakaian yang sering dapat
menyebabkan hilangnya kelembaban, kekeringan, dan iritasi pada kulit (Block
2001).
Pencarian alternatif formulasi antibakteri gel antiseptik yang aman bagi
kesehatan perlu dilakukan untuk mengganti penggunaan alkohol. Salah satu bahan
alami yang dapat diharapkan untuk mengganti alkohol adalah minyak atsiri,
karena mempunyai sifat yang sama-sama mudah menguap. Minyak atsiri dari
beberapa tumbuhan telah diteliti bersifat aktif biologis, diantaranya sebagai
antifungal, pestisida (WHO 2002), dan antibakteri (Melendez & Capriles 2006;
Holley & Patel 2005; Samy 2005; Wannissoma et al. 2005; dan Suppakulet et al.
2003). Saat ini minyak atsiri telah banyak digunakan sebagai bahan campuran
minyak wangi, sabun, sampo, dan juga kosmetik (Aisyah & Masril 2011). Salah
satu tanaman yang tumbuh dengan subur di Indonesia dan mengandung minyak
atsiri adalah kemangi. Tanaman kemangi mengandung berbagai metabolit
sekunder, salah satunya adalah minyak atsiri (0.18 - 0.56 %) (Hadipoentyanti &
Sri 2008).
Penggunaan minyak atsiri dari daun kemangi jenis O. cannum sebagai
antibakteri diharapkan dapat mengganti penggunaan alkohol, yang lebih aman dan
nyaman, serta memiliki wangi aromaterapi. Akan tetapi daya aktivitas antibakteri
dari minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) belum diketahui. Oleh karena itu
dalam penelitian ini dilakukan uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum) sebagai langkah awal, yang bertujuan menentukan daya antibakteri
minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) pada berbagai konsentrasi terhadap E.
coli (bakteri Gram negatif), dan S. aureus (bakteri Gram positif) secara in vitro.
Hipotesis penelitian ini adalah bahwa minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
8
mampu menghambat pertumbuhan bakteri E. coli dan S. aureus, dan semakin
tinggi konsentrasi maka akan semakin kuat daya hambatnya terhadap kedua jenis
bakteri tersebut. Diharapkan hasil dari penelitian ini dapat memberikan informasi
terkait daya antibakteri dari minyak atsiri daun kemangi jenis O. cannum.
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan untuk ekstraksi minyak atsiri adalah daun kemangi
(O. cannum) siap panen (berumur 50 hari setelah tanam), diperoleh dari Balai
Tanaman Obat dan Aromatik, Bogor. Bahan yang digunakan untuk analisis GCMS pyrolysis adalah minyak atsiri murni daun kemangi hasil ekstraksi. Bahanbahan yang digunakan untuk uji aktivitas antibakteri adalah biakan bakteri E. coli
dan S. aureus yang diperoleh dari IPB cultur collection (IPBCC) Departemen
Biologi IPB, media pertumbuhan bakteri Nutrient Agar (Difco) dan Nutrient
Broth (Difco), propilen glikol (Merck), ampisilin (Zspc), alkohol 70 %, dan
spirtus.
Alat yang digunakan untuk ekstraksi minyak atsiri adalah destilator uap
(SBCS-1000). Alat yang digunakan untuk analisis komponen minyak atsiri adalah
GC-MS Pyrolysis (Shimadzu QP2010). Alat-alat yang digunakan untuk uji
aktivitas antibakteri adalah cawan Petri, tabung reaksi, pipet tetes, laminar air
flow cabinet, autoklaf, inkubator 37 °C, spektrofotometer (Beckman DU 5.30),
penangas air, pipet mikro, tip, tabung Eppendorf, jarum ose, labu Erlenmeyer,
mortar, gelas ukur, jangka sorong, kapas, alumunium foil, dan plastik wrap.
Prosedur Penelitian
Ekstraksi Minyak Atsiri
Ekstraksi minyak atsiri dilakukan dengan metode penyulingan uap
Anggraini (2002). Setelah kemangi dicuci kemudian dimasukkan ke dalam ketel
penyulingan. Tangki boiler kemudian diisi air hingga penuh dan dinyalakan.
Boiler akan mendidihkan air sehingga dihasilkan uap. Proses ini berlangsung pada
suhu 100 - 115 °C, tekanan 7 Bar, selama 8 jam. Uap air akan membawa minyak
masuk ke dalam kondensor. Air dan minyak yang dihasilkan ditampung pada
corong pemisah. Minyak atsiri yang telah terpisah dengan air kemudian
ditampung pada gelas ukur dan ditambahkan Na2SO4 anhidrat untuk menjerap air
yang masih tersisa. Minyak atsiri lalu disaring dengan kertas saring dan dihasilkan
minyak atsiri murni. Proses ini dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian
Tanaman Obat dan Aromatik, Bogor.
Analisis GC-MS Pyrolysis Minyak Atsiri
Komponen kimia minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) dianalisis
dengan metode GC-MS Pyrolysis (Kadarohman et al. 2011). Minyak atsiri hasil
penyulingan uap dimasukkan ke dalam tabung kuarsa sebanyak 0.2 µl. Pyrolyzer
dihubungkan dengan sebuah sistem GC-MS dengan alat GCMS-QP 2010 yang
dihubungkan dengan detektor perangkap ion spektrometer massa. Suhu injektor
GC adalah 300 ºC. Suhu spektrometer massa dijaga pada suhu 270 ºC. Spektrum
9
massa direkam dengan menggunakan software detektor perangkap ion. Data yang
dihasilkan berupa pirogram yang memberikan informasi berupa puncak senyawa
hasil fragmentasi (pemecahan) senyawa utuh yang terkandung di dalam minyak
atsiri.
Pembuatan Media Nutrien Broth (NB) dan Media Padat Nutrien Agar (NA)
Media dibuat dengan konsentrasi 2 %. Sebanyak 2 gram media NB
dilarutkan dalam 100 mL akuades, kemudian dipanaskan pada suhu 70 °C dan
diaduk dengan stirrer sampai homogen. Media kemudian disterilisasi dengan
autoklaf pada tekanan 1.5 atm, suhu 121 °C, selama 15 menit.
Media NA dibuat dengan konsentrasi 2 %. Sebanyak 2 gram media NA
dilarutkan dalam 100 mL akuades. Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer
sampai homogen dan dididihkan (suhu 100 °C). Media ini kemudian ditempatkan
ke dalam tabung reaksi sebanyak 7 mL untuk dijadikan media agar miring, dan
sisanya untuk agar cawan. Media selanjutnya disterilisasi menggunakan autoklaf
pada tekanan 1.5 atm, suhu 121 °C, selama 15 menit. Media untuk agar miring
diletakan pada papan miring hingga beku dan diinkubasi selama 24 jam. Semua
kegiatan dilakukan secara aseptis.
Regenerasi Bakteri Uji
Regenerasi bakteri uji (Dwidjoseputro 1994) dilakukan dengan cara satu
ose biakan bakteri stok digoreskan ke cawan dengan metode kuadran dan
diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam. Koloni terpisah yang masih berada
pada goresan diinokulasi ke media agar miring dengan metode kuadran dan
diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam. Selanjutnya sebanyak satu ose koloni
dari agar miring diinokulasikan ke media NB cair steril, dan dinkubasi pada
inkubator bergoyang berkecepatan 200 rpm, suhu 37 °C, selama 24 jam. Semua
kegiatan dilakukan secara aseptis.
Uji Aktivitas Antibakteri dan Penentuan Konsentrasi Hambat Tumbuh
Minimum (KHTM)
Uji aktivitas antibakteri dan penentuan nilai KHTM mengacu pada metode
Yadav & Bishe (2004). Media agar cawan yang masih berada di dalam labu
Erlenmeyer ditambahkan biakan bakteri uji dan dihomogenisasi. Banyaknya
kultur bakteri yang ditambahkan bergantung dari nilai optical densitiy biakan.
Optical Density (OD) kultur bakteri diukur pada panjang gelombang 600 nm. Jika
nilai OD kurang dari 1, volume kultur bakteri yang diinokulasikan sebanyak 100
μL untuk setiap 20 mL media NA, sedangkan jika nilai OD lebih dari 1 maka
volume bakteri yang diinokulasikan sebanyak 50 μL (Volekova et al. 2001).
Media kemudian dituang secara aseptis ke dalam cawan Petri steril dan diinkubasi
pada suhu 37 °C selama 24 jam.
Media NA yang telah ditumbuhi bakteri uji setelah diinkubasi 24 jam
kemudian dilubangi dengan ujung pipet steril (diameter 5 mm), lalu dimasukkan
50 µL minyak atsiri berbagai konsentrasi (% (v/v)): 0.0625 %, 0.125 %, 0.25 %,
0.5 %, 1 %, 2.5 %, 5 %, 10 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, dan 100 % dalam pelarut
propilen glikol. Propilen glikol digunakan sebagai kontrol negatif sedangkan
ampisilin 1 % sebagai kontrol positif. Selanjutnya media diinkubasi kembali pada
10
suhu 37 °C selama 1 x 24 jam, kemudian diamati. Dilakukan tiga kali ulangan
(triplo) untuk setiap perlakuan.
Tingkat kekuatan antibakteri minyak atsiri dalam menghambat
pertumbuhan E. coli dan S. aureus ditentukan oleh ukuran diameter zona hambat,
yaitu zona bening karena tidak ditumbuhi oleh kedua bakteri tersebut. Diameter
zona bening diukur dalam satuan milimeter (mm) menggunakan jangka sorong,
dengan cara diameter keseluruhan dikurangi diameter sumuran 5 mm. Kemudian
diameter zona bening tersebut digolongkan kekuatan daya antibakterinya
berdasarkan penggolongan Davis dan Stout (1971).
Analisis Statistik
Analisis statistik yang digunakan adalah rancangan percobaan dua faktor
dalam Rancangan Acak Lengkap (RAL). Model rancangannya:
Yij = µ + τ I + ɛ ij
Yij = Pengamatan pada perlakuan ke-I dan ulangan ke-j
µ
= Pengaruh rataan umum
τ
= Pengaruh perlakuan ke-i
ɛ
= pengaruh acak pada perlakuan ke-I ulangan ke-j
Rancangan ini digunakan pada uji antibakteri penentuan KHTM. Data
yang diperoleh dianalisis dengan analisis one-way ANOVA (analysis of variance)
pada tingkat kepercayaan 95 % dan taraf α 0.05, dan dilakukan uji Tukey sebagai
uji lanjut. Analisis statistik one-way ANOVA dilakukan dengan menggunakan
program mini tab, sedangkan uji lanjut Tukey menggunakan program SPSS 20.
HASIL
Ekstrak Minyak Atsiri Daun Kemangi
Ekstraksi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) dengan menggunakan
metode penyulingan uap bertujuan untuk memperoleh hasil rendemen yang tinggi.
Sebanyak 13 mL minyak atsiri murni dihasilkan (Gambar 1). Rendemen minyak
atsiri yang diperoleh adalah sebesar 0.04 %.
Gambar 1 Minyak atsiri murni hasil penyulingan
11
Komponen Minyak Atsiri Daun Kemangi (O. cannum)
Metode GC-MS pada penelitian ini digunakan untuk menentukan
komponen-komponen penyusun minyak atsiri daun kemangi hasil ekstraksi. Hasil
analisis ditampilkan dalam bentuk kromatogram pada Gambar 2, terdapat 32 peak
yang menunjukkan adanya 32 komponen penyusun minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum). Sepuluh komponen penyusun yang memiliki persentase tertinggi
disajikan dalam Tabel 1. Senyawa-senyawa penyusun yang paling dominan
adalah dari golongan monoterpen, dan senyawa yang memiliki persentase
konsentrasi tertinggi adalah sitral (16.65 %).
Z-citral
Verbenol
α-Humulene
Linalool
Gambar 2 Kromatogram GC-MS minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
Tabel 1 Komponen penyusun minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
Senyawa
Z-Sitral
Verbenol
Alpha-Humulene
Linalool
Trans-Caryophyllene
Benzofuran
Bicyclo[3.1.1]heptane
6-Methyl-5-Hepten-2-one
d-Nerolidol
Konsentrasi (%)
16.65
13.14
7.54
6.88
5.66
4.68
3.71
3.57
3.40
Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kemangi (O. cannum) Terhadap
E. coli dan S. aureus
Tujuan dilakukannya uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum) adalah untuk menentukan kepekaan bakteri E. coli dan S. aureus
terhadap senyawa antibakteri yang dimiliki minyak atsiri daun kemangi (O.
cannum), sedangkan penentuan nilai Konsentrasi Hambat Tumbuh Minimum
(KHTM) dilakukan untuk menentukan konsentrasi minimal dari minyak atsiri
daun kemangi (O. cannum) yang masih bisa menghambat pertumbuhan E. coli
12
dan S. aureus. Contoh terbentuknya zona bening hasil penghambatan minyak
atsiri 40 % terhadap E. coli ditunjukkan pada Gambar 3. Rata-rata diameter zona
bening disajikan pada grafik pengaruh konsentrasi minyak atsiri daun kemangi
terhadap penghambatan E. coli dan S. aureus (Gambar 4).
Berdasarkan data pada grafik tersebut, dari konsentrasi minyak atsiri
0.0625 % hingga 100 %, konsentrasi 100 % menghasilkan zona bening terbesar
pada kedua jenis bakteri uji. Rata-rata diameter zona bening pada E. coli yang
dihasilkan oleh konsentrasi 100 % adalah 7.49 mm, dan pada S. aureus adalah
4.85 mm. Konsentrasi 0.0625 % pada E. coli dan 0.125 % pada S. aureus sudah
tidak menghasilkan zona bening, sehingga nilai KHTM untuk E. coli adalah 0.125
% dan S. aureus adalah 0.25 %. Kontrol positif (ampisilin 0.1 %) menghasilkan
diameter zona bening sebesar 15.46 mm pada E. coli dan 5.52 mm pada S. aureus.
Kontrol negatif tidak menunjukkan adanya aktivitas penghambatan, ditunjukkan
dengan tidak terbentuknya zona bening pada kedua jenis bakteri uji (0 mm).
Zona bening
Gambar 3 Aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi 40 (% (v/v) terhadap
E. coli. Aktivitas antibakteri ditunjukkan oleh zona bening
Gambar 4 Aktivitas Antibakteri minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
terhadap E. coli ( ) dan S. aureus ( ) pada berbagai konsentrasi
13
Inhibisi Minyak Atsiri Daun Kemangi (O. cannum)
Penentuan nilai inhibition concentration (IC50) dilakukan untuk menilai
hubungan antara peningkatan konsentrasi dengan besarnya aktivitas
penghambatan terhadap pertumbuhan E. coli dan S. aureus. Persentase
penghambatan ditampilkan pada Gambar 5. Hasil analisis didapatkan nilai IC50
untuk E. coli dan S. aureus pada kultur selama 24 jam berturut-turut ialah
1.219,95 % v/v dan 1.317,05 % v/v. Interpretasi nilai IC50 ini menggambarkan
bahwa konsentrasi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) 1.219,95 % v/v dan
1.317,05 % v/v mampu menghambat pertumbuhan E. coli dan S. aureus secara in
vitro sebesar 50 %. Semakin kecil nilai IC50 maka semakin besar efektivitas
penghambatan terhadap pertumbuhan kedua jenis bakteri tersebut. Nilai IC50
untuk E. coli lebih kecil dibanding S. aureus, sehingga minyak atsiri daun
kemangi (O. cannum) lebih efektif dalam menghambat pertumbuhan E. coli.
Gambar 5 Persentase inhibisi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) terhadap
E. coli ( ) dan S. aureus ( )
PEMBAHASAN
Ekstraksi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) dengan metode
penyulingan uap dipilih untuk mendapatkan nilai rendemen minyak atsiri yang
tinggi. Kelebihan lain dari ekstraksi dengan metode ini adalah bahwa penetrasi
uap ke dalam jaringan-jaringan bahan berlangsung dengan baik, sehingga uap
yang tidak merata atau terkumpul pada suatu tempat dapat dihindari. Minyak atsiri
harus bebas air untuk mencegah terjadinya oksidasi. Oleh karena itu, penambahan
Na2SO4 anhidrat dilakukan agar minyak atsiri hasil ekstraksi bebas dari air
(Cahyani 2014).
14
Rendemen minyak atsiri yang dihasilkan dari ekstraksi adalah sebesar 0.04
%. Penelitian Muchtaridi (2005) mengenai ekstraksi minyak atsiri daun kemangi
didapatkan rendemen sebesar 0.07 %, dan Cahyani (2014) sebesar 0.13 %. Irawan
(2010) menyebutkan bahwa rendemen minyak atsiri yang baik berkisar antara
0.18 % - 0.32 %. Terdapat banyak faktor selama penyulingan yang diduga sebagai
penyebab rendahnya rendemen minyak atsiri yang dihasilkan, diantaranya adalah
daun kemangi yang digunakan masih segar dan ketidakseragaman bahan baku
yang digunakan (daun muda maupun tua semuanya dirajang kemudian disuling).
Penelitian Cahyani (2014) menghasilkan nilai rendemen yang cukup baik (0.13
%) karena daun kemangi dilayukan terlebih dahulu dalam ruangan tertutup (tidak
terkena cahaya matahari langsung) sebelum dimasukkan ke dalam ketel
penyulingan.
Menurut Irawan (2010), perlakuan pendahuluan penyulingan sangat
berpengaruh terhadap rendemen minyak atsiri, diantaranya adalah keseragaman
bahan baku, pengecilan ukuran, dan pelayuan. Keseragaman bahan baku seperti
kondisi bahan penting agar minyak yang keluar dari jaringan dapat bersamaan,
pengecilan ukuran dan pelayuan bertujuan mengurangi sifat kamba dari bahan dan
membantu penetrasi pelarut ke dalam sel tumbuhan sehingga mempercepat
pelarutan komponen bioaktif dan meningkatkan rendemen ekstraksi. Selain itu,
perlakuan setelah penyulingan seperti penyimpanan dan terbebasnya minyak atsiri
dari air juga turut mempengaruhi rendemen. Minyak atsiri harus terhindar dari
panas, oksigen bebas, air, dan katalisator. Faktor-faktor tersebut dapat
menyebabkan terjadinya oksidasi, resinifikasi, polimerisasi, hidrolisa ester, dan
interaksi antar komponen minyak sendiri (Irawan 2010).
Berdasarkan hasil analisis GC-MS, diperoleh informasi bahwa komponen
tertinggi minyak atsiri daun kemangi adalah sitral, sebesar 16.65 %. Hasil
penelitian ini didukung oleh penelitian Muchtaridi (2005) dan Kadarohman et al
(2011), bahwa komponen tertinggi penyusun minyak atsiri daun kemangi adalah
sitral dengan konsentrasi berturut-turut 19.12 % dan 35.58 %. Sitral termasuk ke
dalam golongan monoterpen. Monoterpen terbentuk dari dua satuan isopren yang
membentuk 10 atom karbon. Monoterpen berbentuk cairan yang tidak berwarna,
tidak larut dalam air, dapat disuling uap, berbau harum, dan mempunyai titik didih
berkisar antara 140 – 180 °C. Monoterpen merupakan komponen utama minyak
atsiri yang berperan dalam menciptakan bau dan rasa, sebagai antiseptik,
ekspektoran, dan anestetik. Sitral merupakan senyawa golongan monoterpen.
Sitral telah diteliti berkhasiat sebagai antimikroba, perasa, membantu sintesis
vitamin A, serta memberikan efek feromon pada serangga (Ajizah 2004).
Perbedaan konsentrasi sitral yang merupakan metabolit sekunder, dapat
dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti perbedaan komposisi media tumbuh
(kandungan kimia dalam tanah), faktor fisik seperti suhu, cahaya, dan
kelembaban, faktor genetik seperti genotipa sel, dan faktor stress lingkungan
seperti adanya logam berat dan sinar UV. Metabolit sekunder adalah senyawa
yang disintesis di dalam sel, melalui jalur di luar biosintesa karbohidrat dan
protein, pada tingkat pertumbuhan tertentu, diproduksi hanya dalam jumlah
sedikit, dan tidak terus-menerus, bertujuan mempertahankan diri dari habitatnya,
dan tidak berperan penting dalam proses metabolisme utama (primer) (Mariska
2013).
15
Uji aktivitas antibakteri menggunakan propilen glikol untuk pengenceran
dan sebagai kontrol negatif. Propilen glikol banyak digunakan untuk melarutkan
zat-zat yang tidak stabil atau tidak dapat larut dalam air, seperti minyak atsiri.
Propilen glikol berwujud cairan bening (hampir tidak berwarna), kental, dan hampir
tidak berbau (Soebagio 2000). Penelitian ini menunjukkan bahwa propilen glikol
dapat digunakan sebagai kontrol negatif, karena tidak menunjukkan adanya aktivitas
penghambatan pada E. coli dan S. aureus dilihat dari tidak adanya zona bening yang
terbentuk.
Ampisilin sebagai kontrol positif merupakan antibiotik β-laktam dan
termasuk ke dalam golongan penisilin semisintetik (Siswandono 1995). Ampisilin
merupakan antibiotik bersifat bakteriosida dan berspektrum luas, yaitu dapat
menghambat bakteri Gram positif maupun Gram negatif (Siswandono 1995).
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ampisilin pada konsentrasi 0.1 %
memiliki daya antibakteri yang tergolong kuat pada E. coli, dan berdaya
antibakteri sedang pada S. aureus.
Konsentrasi minyak atsiri 0.0625 % terhadap E. coli dan 0.125 % pada S.
aureus sudah tidak menunjukkan adanya aktivitas penghambatan. Hasil ini sama
dengan hasil penelitian aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi (Ocimum
basilicum L) oleh Maryati et al (2007), bahwa pada konsentrasi minyak atsiri
0.0625 % pada E. coli dan konsentrasi dibawah 0.25 % pada S. aureus tidak
menunjukkan adanya zona bening. Hal ini kemungkinan karena konsentrasi
0.0625 % terlalu rendah sebagai senyawa antibakteri minyak atsiri daun kemangi
sehingga tidak dapat bekerja optimal, karena menurut Schlegel (1994),
kemampuan suatu bahan antimikroba dalam menghambat pertumbuhan
mikroorganisme bergantung pada konsentrasi bahan mikroba tersebut.
Hasil uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa minyak atsiri daun
kemangi (O. cannum) lebih peka dalam menghambat pertumbuhan E. coli (bakteri
Gram negatif) dibanding S. aureus (bakteri Gram positif). Hal ini dilihat dari nilai
KHTM pada E. coli lebih kecil dibanding S. aureus. Hasil ini didukung oleh
penelitian Maryati et al (2007) bahwa minyak atsiri daun kemangi lebih aktif
terhadap E. coli dibanding S. aureus, karena mampu menghambat pertumbuhan
pada konsentrasi yang lebih kecil. Hubungan antara peningkatan konsentrasi
dengan besarnya aktivitas penghambatan terhadap pertumbuhan E. coli dan S.
aureus dapat ditentukan dari nilai inhibition concentration (IC50). Semakin kecil
nilai IC50 maka semakin besar efektivitas penghambatan minyak atsiri terhadap
pertumbuhan kedua jenis bakteri tersebut. Nilai IC50 untuk E. coli lebih kecil
dibanding nilai IC50 untuk S. aureus, sehingga hal ini semakin mendukung bahwa
minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) lebih efektif terhadap bakteri E. coli
(bakteri Gram negatif).
Menurut Radji (2011), hal ini disebabkan adanya perbedaan struktur
dinding sel bakteri Gram positif dan Gram negatif sehingga mempengaruhi
sensitivitas terhadap antibakteri. Dinding sel bakteri Gram positif terdiri atas
beberapa lapisan peptidoglikan (sekitar 40 lapis), sehingga peptidoglikan
mencapai 70 % dari masa kering dinding sel, menyebabkan dinding sel menjadi
tebal dan kaku. Bakteri Gram positif juga mengandung substansi dinding sel yang
disebut asam teikoat. Sementara dinding sel bakteri Gram negatif terdiri atas satu
atau lebih lapisan peptidoglikan, hanya sekitar 10 % dari masa kering dinding sel,
sehingga dinding selnya tipis (Pelczar 1988). Bakteri Gram negatif juga tidak
16
mengandung asam teikoat, sehingga menjadi lebih rentan terhadap gangguan
kimia seperti antibiotik, atau bahan antibakteri lainnya seperti minyak atsiri.
Perbedaan tebal tipisnya lapisan peptidoglikan dalam dinding sel bakteri
akan mempengaruhi permeabilitas dinding sel. Bakteri Gram negatif yang
mempunyai lapisan peptidoglikan tipis memiliki permeabilitas yang cukup tinggi,
sedangkan bakteri Gram positif yang mempunyai lapisan peptidoglikan tebal
memiliki permeabilitas rendah. Permeabilitas yang rendah akan membuat zat aktif
antibakteri dari minyak atsiri mengalami kesulitan untuk menembus dinding sel,
sehingga efek antibakterinya kurang optimal (Maryati et al 2007).
Mekanisme antibakteri minyak atsiri adalah dengan cara merusak dinding
sel bakteri. Senyawa golongan terpenoid seperti sitral yang merupakan komponen
utama penyusun minyak atsiri daun kemangi dapat mengganggu permeabilitas
membran sel bakteri, dan kemudian melakukan presipitasi protein serta
menginaktifasi kerja enzim pada sel bakteri. Selain itu, minyak atsiri yang
mengandung gugus fungsi hidroksil (-OH) dan karbonil juga memiliki aktivitas
antibakteri. Caranya adalah dengan mendenaturasi protein dan asam-asam nukleat
sehingga dapat mengakibatkan terganggunya metabolisme atau matinya sel
(Ajizah 2004).
Minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) seperti yang ditunjukkan oleh
hasil analisis GC-MS, memiliki berbagai senyawa penyusun golongan
monoterpen. Monoterpen mempunyai efek antibakteri, bekerja dengan cara
merusak dinding sel. Mekanisme antibakterinya kemungkinan karena pengikatan
dengan sel bakteri, yang kemudian mengganggu permeabilitas dinding dan proses
transportasi sel. Hal ini akan mengakibatkan hilangnya kation dan makromolekul
dari sel sehingga pertumbuhan sel akan terganggu atau mati. Senyawa monoterpen
pada konsentrasi rendah dapat menyebabkan denaturasi protein dan pada
konsentrasi tinggi akan menyebabkan koagulasi protein sehingga sel akan mati
(Maryati et al 2007).
SIMPULAN DAN SARAN
Minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) mampu menghambat
pertumbuhan E. coli (daya hambat sedang) dan S. aureus (daya hambat lemah).
Konsentrasi 100 % memberikan efek penghambatan yang paling tinggi terhadap
kedua bakteri uji. Semakin kecil konsentrasi minyak atsiri menghasilkan diameter
penghambatan yang juga semakin kecil. Minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
lebih peka terhadap E. coli dibanding S. aureus, terlihat dari nilai KHTM. Nilai
KHTM untuk E. coli adalah 0.125 % dan untuk S. aureus adalah 0.25 %.
Optimasi penyulingan minyak atsiri perlu dilakukan sehingga rendemen yang
dihasilkan lebih tinggi, serta penelitian lebih lanjut terkait analisis komponen
minyak atsiri daun kemangi yang paling berperan terhadap aktivitas antibakteri.
17
DAFTAR PUSTAKA
Aisyah S, Masril C. 2011. Pemisahan senyawa patchouli alcohol dari minyak
nilam dengan cara distilasi fraksinasi. Jurnal Teknologi Industri
Pertanian. 21(2):89-93.
Ajizah A. 2004. Sensitivitas Salmonella typhimurium terhadap ekstrak daun
Psidium guajava . Bioscientiae. 1: 31-8.
Anggraini D. 2002. Ekstraksi dan pemanfaatan minyak daun kemangi (Ocimum
basilicum) sebagai bahan pewangi pada sabun cuci tangan cair [skripsi].
Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Block S. 2001. Disinfection, Sterilization and Preservation. Ed ke-4. Washington
D.C: Williams & Wilkins.
Cahyani N. 2014. Daun kemangi (Ocinum cannum) sebagai alternatif pembuatan
hand sanitizer. Jurnal Kesehatan Masyarakat. 9(2):136-142.
Davis W W, Stout T R. 1971. Disc plate method of microbioligal antibiotic assay:
factors influencing variability and error 1. Appl Microbiol: 22(4):659-665.
Dwidjoseputro D. 1994. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Djambatan.
Hadipoentyanti E, Sri W. 2008. Keragaman selasih (Ocimum Spp.) berdasarkan
karakter morfologi, produksi, dan mutu herba. Jurnal Littri. 14(4):141148.
Holley R A, Patel D. 2005. Improvement in shelf-life and safety of perishable
food by plant essential oils and smoke antimicrobiol. Int. of Food
Microbiol. 22:273–292.
Irawan B. 2010. Peningkatan mutu minyak nilam dengan ekstraksi dan destilasi
pada berbagai komposisi pelarut [tesis]. Semarang (ID): Universitas
Diponegoro.
Kadarohman A, Dwiyanti G, Anggraeni Y, Khumaisah L. 2011. Komposisi kimia
dan uji aktivitas antibakteri minyak kemangi (Ocimum americannum L.)
terhadap bakteri Escherichia coli, Shiegella sonnei, dan Salmonella
enteritidis. Jurnal Hayati. 16:101-110.
Mariska I. 2013. Metabolit sekunder: Jalur pembentukan dan kegunaannya.
[Internet]. [diunduh 2014 Mei 3]. Tersedia pada: http://Biogen.go.id.
Maryati, Fauzia R S, Rahayu T. 2007. Uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun
kemangi (Ocimum basilicum L.) terhadap Staphylococcus aures dan
Escherichia coli. Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi. 8(1):30-38.
Melendez P A, Capriles V A. 2006. Antibacterial properties of tropical plants
from Puerto Rico. Phytomedicine. 13:272–276.
Muchtaridi. 2005. Penelitian pengembangan minyak atsiri sebagai aroma terapi
dan potensinya sebagai produk sediaan farmasi. Jurnal Teknologi
Pertanian. 17(3):80-88.
Noer S F. 2012. Pola bakteri dan resistensinya terhadap antibiotik yang ditemukan
pada air dan udang ruang instalasi rawat khusus RSUP Dr. Wahidin
Sudirohusodo Makasar. Majalah Farmasi dan Farmakologi. 16(2):73-78.
18
Pelczar, Chan. 1988. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Ed ke-1. Hadioetomo et al,
penerjemah. Jakarta (ID): UI Press. Terjemahan dari: Elements of
Microbiology.
Radji M. 2011. Mikrobiologi. Jakarta (ID): Buku Kedokteran ECG.
Samy R P. 2005. Antimicrobial activity of some medicinal plants from India.
Fitoterapia. 76:697–699.
Sastrohamidjojo H. 2001. Kimia Minyak Atsiri. Yogyakarta: UGM Press.
Schlegel H G. 1994. Mikrobiologi Umum. Ed ke-6. Baskoro T, penerjemah.
Yogyakarta (ID): Gajah Mada University Press.
Simanjuntak M R. Ekstraksi dan fraksinasi komponen ekstrak daun tumbuhan
senduduk (Melastoma malabathricum L) serta pengujian efek sediaan
krim terhadap penyembuhan luka bakar [skripsi]. Medan (ID): Universitas
Sumatera Utara.
Siswandono, Sukarjo B. 1995. Kimia Medisinal. Surabaya (ID): Erlangga.
Soebagio. 2000. Pengaruh propilen glikol terhadap laju difusi krim natrium
diklofenak dengan basis hidrofobik secara in vitro. [Internet]. [diunduh
2014 Mei 7]. Tersedia pada: http:// pustaka.unpad.ac.id.
Suppakul P, Miltz J, Sonneveld K, Bigger S W. 2003. Antimicrobial properties of
basil and its possible application in food packaging. Journal of
Agricultural and Food Chemistry. 51(11):3197-3207.
Vollekova AD, Kostalova, Sochora R. 2001. Isoquinoline alkaloids from Mahonia
aquifolium stem bark is active against Malassezia sp. Folia Microbiol
46:107-111.
Wannissoma B, Jarikasemb S, Siriwangchaib T, Thubthimthed S. 2005.
Antibacterial properties of essential oils ftom Thai medical plants.
Fitoterapia. 76:233–236.
Yadav AV, Bishe SB. 2002. Chitosan: A potential biomaterial affective against
typhoid. Current Sci 9:1176-1178.
[WHO]. 2002. Monographs on Selected Medical Plants. [Internet]. [diunduh 2014
April 30]. Tersedia pada: http://WHO.int/publication.
19
LAMPIRAN
.
20
Lampiran 1 Strategi penelitian (Bagan alir)
Persiapan daun kemangi
Ekstraksi minyak atsiri
Analisis GC-MS
Uji aktivitas antibakteri
Penentuan KHTM
Analisis data
21
Lampiran 2 Rendemen minyak atsiri
Diketahui: Bobot kemangi kering ( Bobot KK) : 29 Kg = 29000 g
Bobot Jenis Minyak Atsiri Kemangi ( BJ MAK) : 0.925 g/ml
Volume Minyak Atsiri (VMA) : 13 ml
Penyelesaian:
Bobot MA = BJ MAK x VMA
= 0.925 g/ml x 13 ml = 12,025 g
Rendemen MA
= (Bobot MA/Bobot KK) x 100 %
= (12,025 g/ 29000 g) x 100 %
= 0.041 %
Lampiran 3 Pengenceran minyak atsiri dengan propilen glikol
Konsentrasi (%)
100
80
60
40
20
10
5
2.5
1
0.5
0.25
0.125
0.0625
Kontrol (-)
Kontrol (+)
Komposisi
Propilen glikol
Minyak atsiri (MA)
(PG)
1000 µl
0 µl
800 µl MA 100 %
200 µl
750 µl MA 80 %
250 µl
666.67 MA 60 %
333.33 µl
500 µl MA 40 %
500 µl
500 µl MA 20 %
500 µl
500 µl MA 10 %
500 µl
500 µl MA 5 %
500 µl
400 µl MA 2.5 %
600 µl
500 µl MA 1 %
500 µl
500 µl MA 0.5 %
500 µl
500 µl MA 0.25 %
500 µl
500 µl MA 0.125 %
500 µl
0 µl
1000 µl
0.01 gram Ampisilin dalam 1 mL akuades
Total
1 mL
22
Lampiran 4 Diameter zona hambat minyak atsiri daun kemangi
Zona hambat pada E. coli
Konsentrai
minyak atsiri (%)
1
100
7.40
80
7.50
60
5.06
40
5.02
20
5.04
10
5.04
5
4.82
2.5
5.00
1
4.00
0.5
5.26
0.25
5.09
0.125
5.06
0.0625
0.00
0 (k-)
0.00
Ampisilin (k+)
15.42
Diameter (mm)
2
8.01
6.87
5.50
5.01
4.97
5.02
5.00
4.43
5.56
4.03
3.06
3.02
0.00
0.00
15.30
Zona hambat pada S. aureus
Konsentrasi
minyak atsiri (%)
1
100
5.30
80
5.26
60
3.09
40
3.06
20
3.00
10
2.44
5
2.00
2.5
2.02
1
1.08
0.5
1.07
0.25
1.94
0.125
0.00
0.0625
0.00
0 (k-)
0.00
Ampisilin (k+)
5.56
Diameter
2
4.00
3.08
3.09
3.06
2.00
2.03
1.73
2.00
2.04
1.96
2.00
0.00
0.00
0.00
5.50
3
7.05
7.00
5.04
5.00
5.03
4.94
4.02
4.00
3.07
3.24
3.07
3.04
0.00
0.00
15.66
3
5.26
4.00
4.00
3.06
2.01
2.00
1.96
1.92
1.43
1.07
1.06
0.00
0.00
0.00
5.50
Rata-rata
7.49
7.12
5.20
5.01
5.01
5.00
4.61
4.47
4.21
4.18
3.74
3.70
0.00
0.00
15.46
Rata-rata
4.85
4.11
3.39
3.06
2.24
2.17
1.91
1.98
1.52
1.37
1.67
0.00
0.00
0.00
5.52
23
Lampiran 5 Uji aktivitas antibakteri
Media NA yang belum
ditumbuhi bakteri
Zona hambat konsentrasi
60 % pada E. coli
Zona hambat konsentrasi
10 % pada E. coli
Media NA setelah
ditumbuhi S. aures
Zona hambat konsentrasi
40 % pada E. coli
Zona hambat konsentrasi
10 % pada S.aureus
Biakan bakteri uji
pada media NB
Zona hambat kontrol
positif pada E. coli
24
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cirebon, Jawa Barat, pada tanggal 16 Maret 1992 dari
ayah Rakisa dan ibu Siti Nasipah. Penulis adalah putri pertama dari tiga
bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMAN 1 Sumber Cirebon, Provinsi
Jawa Barat, dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut
Pertanian Bogor program studi Biokimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam (FMIPA) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI)
Bulan Juli-Agustus 2013 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Balai
Penelitian Tanaman Jeruk dan Buah Subtropik, Batu, Jawa Timur, dengan judul
Aplikasi Teknik PCR Sebagai Pendeteksi Penyakit Huanglongbing Pada Beberapa
Varietas Tanaman Jeruk (Citrus spp). Tahun 2013 penulis menerima dana hibah
PKM-P dari DIKTI dengan judul Inovasi “Kewangi” Sebagai Gel Antiseptik
Alami Dari Minyak Atsiri Kemangi (Ocinum cannum).
KEMANGI (Ocinum cannum) SECARA IN VITRO
NINDY LESTARIE
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antibakteri
Minyak Atsiri Daun Kemangi (Ocinum cannum) secara in vitro adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Penelitian ini didanai oleh
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi melalui Program Kreativitas Mahasiswa
Bidang Penelitian Tahun 2013 dengan judul Inovasi “Kewangi” Sebagai Gel
Antiseptik Alami Dari Minyak Atsiri Kemangi (Ocinum cannum). Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Nindy Lestarie
G84100010
ABSTRAK
NINDY LESTARIE. Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kemangi
(Ocinum cannum) secara in vitro. Dibimbing oleh SURYANI dan INDA
SETYAWATI.
Alkohol banyak digunakan sebagai bahan antibakteri dalam gel antiseptik
pembersih tangan. Alkohol dapat menyebabkan kekeringan dan iritasi pada kulit.
Minyak atsiri daun kemangi (Ocinum cannum) dapat dijadikan alternatif
pengganti alkohol karena sifatnya yang mudah menguap. Penelitian ini bertujuan
menguji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi (O. cannum). Prosedur
penelitian meliputi ekstraksi minyak atsiri dengan metode penyulingan uap,
analisis komponen minyak atsiri dengan GC-MS pyrolysis, uji aktivitas
antibakteri dengan metode difusi agar pada konsentrasi 0.0625 % hingga 100 %.
Kontrol negatif yang digunakan adalah propilen glikol dan kontrol positif yang
digunakan adalah ampisilin. Rendemen minyak atsiri yang dihasilkan adalah
sebesar 0.04 % dengan komponen penyusun terbanyak adalah sitral (16.65 %).
Hasil uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum) memiliki daya antibakteri yang tergolong sedang pada Escherichia
coli dan tergolong lemah pada Staphylococcus aureus, sedangkan ampisilin
memiliki daya antibakteri yang tergolong kuat pada E. coli dan sedang pada S.
aureus.
Kata kunci: antibakteri, daun kemangi (O. cannum), E. coli, minyak atsiri, S.
aureus
ABSTRACT
NINDY LESTARIE. Antibacterial Activity of Essential Oils from Basil Leaves
(Ocinum cannum) by in vitro. Supervised by SURYANI and INDA
SETYAWATI.
Alcohol is widely used as an antibacterial compound in an antiseptic hand
sanitizer gel. Alcohol can caused dried and irritated on skin. Essential oil from
basil leaves (Ocinum cannum) can be used to replace alcohol because it is volatile.
This research is to examine the antibacterial activity of essential oil from basil
leaves (O. cannum). The procedures are extraction of essential oil with steam
distillation method, analysis of essential oil’s components by GC-MS pyrolysis,
and antibacterial activity test by agar diffusion method on concentration 0.0625 %
to 100 %. Propylene glycol was used for negative control and ampicillin for the
positive one. Basil leaves produce 0.04 % essential oil and sitral as the dominant
compound (16.65 %). The studies have shown that the essential oil of basil leaves
(O. cannum) have moderately suppressed the growth of Escherichia coli and
weakly suppressed the growth of Staphylococcus aureus, whereas ampicillin has
found suppressed the activity of E. coli strongly and S. aureus moderately.
Keywords: antibacterial, basil leaves (O. cannum), E. coli, essential oil, S. aureus
2
AKTIVITAS ANTIBAKTERI MINYAK ATSIRI DAUN
KEMANGI (Ocinum cannum) SECARA IN VITRO
NINDY LESTARIE
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biokimia
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
3
Judul Skripsi : Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kemangi (Ocinum
cannum) Secara in vitro
Nama
: Nindy Lestarie
NIM
: G84100010
Disetujui oleh
Dr. Suryani, S.P., M.Sc
Inda Setyawati, S.TP., M.Si
Pembimbing I
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir I Made Artika, MApp, Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
4
PRAKATA
Bismillahirrahmanirrahim
Tiada kata terindah selain syukur atas segala anugerah yang diberikan Allah
SWT sehingga penyusunan karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian ini
dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 hingga bulan April 2014, bertempat di
Laboratorium Penelitian Departemen Biokimia IPB, di Balai Penelitian Tanaman
Obat dan Aromatik Bogor, serta di Laboratorium Penelitian dan Pengembangan
Hasil Hutan, Bogor, dengan judul “Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun
Kemangi (Ocinum cannum) secara in vitro”.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Suryani, S.P., M.Sc dan Inda
Setyawati, S.TP., M.Si sebagai pembimbing yang telah memberikan bimbingan,
arahan, kritik serta saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada
seluruh teknisi laboratorium yang telah membantu jalannya kegiatan penelitian.
Terima kasih juga penulis ucapkan kepada orang tua, adik-adik, seluruh keluarga,
teman-teman, serta semua pihak yang telah terlibat dalam pembuatan tugas akhir
ini, untuk segala do’a, dukungan, dan bantuan yang senantiasa diberikan, semoga
diberkahi Allah SWT.
Tiada gading yang tak retak. Penulis menyadari masih terdapat banyak
kekurangan dalam penulisan karya ilmiah ini. Oleh karena itu kritik dan saran
yang membangun sangat penulis harapkan demi hasil yang lebih baik. Semoga
karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2014
Nindy Lestarie
5
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
6
DAFTAR LAMPIRAN
6
PENDAHULUAN
7
METODE PENELITIAN
8
Bahan dan Alat
Prosedur Penelitian
8
8
HASIL
10
PEMBAHASAN
13
SIMPULAN DAN SARAN
16
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
19
RIWAYAT HIDUP
24
6
DAFTAR GAMBAR
1 Minyak atsiri murni hasil penyulingan
10
2 Kromatogram GC-MS minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
11
3 Zona bening oleh minyak atsiri 40 (% (v/v) terhadap E. coli
12
4 Aktivitas Antibakteri minyak atsiri terhadap E. coli dan S. aureus
12
5 Persentase inhibisi minyak atsiri terhadap E. coli dan S. aureus
13
DAFTAR LAMPIRAN
1 Strategi penelitian (Bagan alir)
20
2 Rendemen minyak atsiri
21
3 Pengenceran minyak atsiri dengan propilen glikol
21
4 Diameter zona hambat minyak atsiri
22
5 Uji aktivitas antibakteri
23
7
PENDAHULUAN
Penyakit infeksius merupakan salah satu masalah di bidang kesehatan, dan
merupakan jenis penyakit yang paling banyak diderita oleh penduduk di negara
berkembang, termasuk di Indonesia. Salah satu penyebab penyakit infeksius
adalah bakteri patogen. Bakteri patogen lebih berbahaya dan menyebabkan infeksi
baik secara sporadis maupun endemik. Bakteri patogen yang paling sering
menyerang manusia adalah Escherichia coli dan Staphylococcus aureus karena
keberadaan bakteri tersebut yang paling banyak di tangan (Maryati et al. 2007).
Infeksi yang sering disebabkan oleh E. coli ialah infeksi pada saluran pencernaan,
sedangkan infeksi oleh S. aureus ditandai dengan gejala peradangan dan
pembentukan abses pada kulit. Salah satu cara untuk mencegah terjadinya infeksi
oleh kedua jenis bakteri patogen tersebut adalah dengan senantiasa menjaga
kebersihan tangan (Noer 2012).
Era modern seperti saat ini, dengan mobilitas yang semakin meningkat,
membuat masyarakat cenderung memilih solusi yang cepat, praktis, dan efektif
dalam memenuhi kebutuhan, termasuk dalam hal membersihkan tangan. Hal ini
karena dalam kondisi tertentu tidak dimungkinkan menggunakan air dan sabun
kesehatan. Oleh karena itu, berbagai jenis gel antiseptik pembersih tangan (hand
sanitizer) hadir di tengah-tengah masyarakat. Namun, beberapa jenis antiseptik
pembersih tangan yang sudah tersedia menggunakan alkohol sebagai bahan
antibakterinya. Penggunaan alkohol sebagai bahan dasar pembersih tangan kurang
aman terhadap kesehatan, karena pada intensitas pemakaian yang sering dapat
menyebabkan hilangnya kelembaban, kekeringan, dan iritasi pada kulit (Block
2001).
Pencarian alternatif formulasi antibakteri gel antiseptik yang aman bagi
kesehatan perlu dilakukan untuk mengganti penggunaan alkohol. Salah satu bahan
alami yang dapat diharapkan untuk mengganti alkohol adalah minyak atsiri,
karena mempunyai sifat yang sama-sama mudah menguap. Minyak atsiri dari
beberapa tumbuhan telah diteliti bersifat aktif biologis, diantaranya sebagai
antifungal, pestisida (WHO 2002), dan antibakteri (Melendez & Capriles 2006;
Holley & Patel 2005; Samy 2005; Wannissoma et al. 2005; dan Suppakulet et al.
2003). Saat ini minyak atsiri telah banyak digunakan sebagai bahan campuran
minyak wangi, sabun, sampo, dan juga kosmetik (Aisyah & Masril 2011). Salah
satu tanaman yang tumbuh dengan subur di Indonesia dan mengandung minyak
atsiri adalah kemangi. Tanaman kemangi mengandung berbagai metabolit
sekunder, salah satunya adalah minyak atsiri (0.18 - 0.56 %) (Hadipoentyanti &
Sri 2008).
Penggunaan minyak atsiri dari daun kemangi jenis O. cannum sebagai
antibakteri diharapkan dapat mengganti penggunaan alkohol, yang lebih aman dan
nyaman, serta memiliki wangi aromaterapi. Akan tetapi daya aktivitas antibakteri
dari minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) belum diketahui. Oleh karena itu
dalam penelitian ini dilakukan uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum) sebagai langkah awal, yang bertujuan menentukan daya antibakteri
minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) pada berbagai konsentrasi terhadap E.
coli (bakteri Gram negatif), dan S. aureus (bakteri Gram positif) secara in vitro.
Hipotesis penelitian ini adalah bahwa minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
8
mampu menghambat pertumbuhan bakteri E. coli dan S. aureus, dan semakin
tinggi konsentrasi maka akan semakin kuat daya hambatnya terhadap kedua jenis
bakteri tersebut. Diharapkan hasil dari penelitian ini dapat memberikan informasi
terkait daya antibakteri dari minyak atsiri daun kemangi jenis O. cannum.
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan untuk ekstraksi minyak atsiri adalah daun kemangi
(O. cannum) siap panen (berumur 50 hari setelah tanam), diperoleh dari Balai
Tanaman Obat dan Aromatik, Bogor. Bahan yang digunakan untuk analisis GCMS pyrolysis adalah minyak atsiri murni daun kemangi hasil ekstraksi. Bahanbahan yang digunakan untuk uji aktivitas antibakteri adalah biakan bakteri E. coli
dan S. aureus yang diperoleh dari IPB cultur collection (IPBCC) Departemen
Biologi IPB, media pertumbuhan bakteri Nutrient Agar (Difco) dan Nutrient
Broth (Difco), propilen glikol (Merck), ampisilin (Zspc), alkohol 70 %, dan
spirtus.
Alat yang digunakan untuk ekstraksi minyak atsiri adalah destilator uap
(SBCS-1000). Alat yang digunakan untuk analisis komponen minyak atsiri adalah
GC-MS Pyrolysis (Shimadzu QP2010). Alat-alat yang digunakan untuk uji
aktivitas antibakteri adalah cawan Petri, tabung reaksi, pipet tetes, laminar air
flow cabinet, autoklaf, inkubator 37 °C, spektrofotometer (Beckman DU 5.30),
penangas air, pipet mikro, tip, tabung Eppendorf, jarum ose, labu Erlenmeyer,
mortar, gelas ukur, jangka sorong, kapas, alumunium foil, dan plastik wrap.
Prosedur Penelitian
Ekstraksi Minyak Atsiri
Ekstraksi minyak atsiri dilakukan dengan metode penyulingan uap
Anggraini (2002). Setelah kemangi dicuci kemudian dimasukkan ke dalam ketel
penyulingan. Tangki boiler kemudian diisi air hingga penuh dan dinyalakan.
Boiler akan mendidihkan air sehingga dihasilkan uap. Proses ini berlangsung pada
suhu 100 - 115 °C, tekanan 7 Bar, selama 8 jam. Uap air akan membawa minyak
masuk ke dalam kondensor. Air dan minyak yang dihasilkan ditampung pada
corong pemisah. Minyak atsiri yang telah terpisah dengan air kemudian
ditampung pada gelas ukur dan ditambahkan Na2SO4 anhidrat untuk menjerap air
yang masih tersisa. Minyak atsiri lalu disaring dengan kertas saring dan dihasilkan
minyak atsiri murni. Proses ini dilakukan di Laboratorium Balai Penelitian
Tanaman Obat dan Aromatik, Bogor.
Analisis GC-MS Pyrolysis Minyak Atsiri
Komponen kimia minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) dianalisis
dengan metode GC-MS Pyrolysis (Kadarohman et al. 2011). Minyak atsiri hasil
penyulingan uap dimasukkan ke dalam tabung kuarsa sebanyak 0.2 µl. Pyrolyzer
dihubungkan dengan sebuah sistem GC-MS dengan alat GCMS-QP 2010 yang
dihubungkan dengan detektor perangkap ion spektrometer massa. Suhu injektor
GC adalah 300 ºC. Suhu spektrometer massa dijaga pada suhu 270 ºC. Spektrum
9
massa direkam dengan menggunakan software detektor perangkap ion. Data yang
dihasilkan berupa pirogram yang memberikan informasi berupa puncak senyawa
hasil fragmentasi (pemecahan) senyawa utuh yang terkandung di dalam minyak
atsiri.
Pembuatan Media Nutrien Broth (NB) dan Media Padat Nutrien Agar (NA)
Media dibuat dengan konsentrasi 2 %. Sebanyak 2 gram media NB
dilarutkan dalam 100 mL akuades, kemudian dipanaskan pada suhu 70 °C dan
diaduk dengan stirrer sampai homogen. Media kemudian disterilisasi dengan
autoklaf pada tekanan 1.5 atm, suhu 121 °C, selama 15 menit.
Media NA dibuat dengan konsentrasi 2 %. Sebanyak 2 gram media NA
dilarutkan dalam 100 mL akuades. Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer
sampai homogen dan dididihkan (suhu 100 °C). Media ini kemudian ditempatkan
ke dalam tabung reaksi sebanyak 7 mL untuk dijadikan media agar miring, dan
sisanya untuk agar cawan. Media selanjutnya disterilisasi menggunakan autoklaf
pada tekanan 1.5 atm, suhu 121 °C, selama 15 menit. Media untuk agar miring
diletakan pada papan miring hingga beku dan diinkubasi selama 24 jam. Semua
kegiatan dilakukan secara aseptis.
Regenerasi Bakteri Uji
Regenerasi bakteri uji (Dwidjoseputro 1994) dilakukan dengan cara satu
ose biakan bakteri stok digoreskan ke cawan dengan metode kuadran dan
diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam. Koloni terpisah yang masih berada
pada goresan diinokulasi ke media agar miring dengan metode kuadran dan
diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam. Selanjutnya sebanyak satu ose koloni
dari agar miring diinokulasikan ke media NB cair steril, dan dinkubasi pada
inkubator bergoyang berkecepatan 200 rpm, suhu 37 °C, selama 24 jam. Semua
kegiatan dilakukan secara aseptis.
Uji Aktivitas Antibakteri dan Penentuan Konsentrasi Hambat Tumbuh
Minimum (KHTM)
Uji aktivitas antibakteri dan penentuan nilai KHTM mengacu pada metode
Yadav & Bishe (2004). Media agar cawan yang masih berada di dalam labu
Erlenmeyer ditambahkan biakan bakteri uji dan dihomogenisasi. Banyaknya
kultur bakteri yang ditambahkan bergantung dari nilai optical densitiy biakan.
Optical Density (OD) kultur bakteri diukur pada panjang gelombang 600 nm. Jika
nilai OD kurang dari 1, volume kultur bakteri yang diinokulasikan sebanyak 100
μL untuk setiap 20 mL media NA, sedangkan jika nilai OD lebih dari 1 maka
volume bakteri yang diinokulasikan sebanyak 50 μL (Volekova et al. 2001).
Media kemudian dituang secara aseptis ke dalam cawan Petri steril dan diinkubasi
pada suhu 37 °C selama 24 jam.
Media NA yang telah ditumbuhi bakteri uji setelah diinkubasi 24 jam
kemudian dilubangi dengan ujung pipet steril (diameter 5 mm), lalu dimasukkan
50 µL minyak atsiri berbagai konsentrasi (% (v/v)): 0.0625 %, 0.125 %, 0.25 %,
0.5 %, 1 %, 2.5 %, 5 %, 10 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, dan 100 % dalam pelarut
propilen glikol. Propilen glikol digunakan sebagai kontrol negatif sedangkan
ampisilin 1 % sebagai kontrol positif. Selanjutnya media diinkubasi kembali pada
10
suhu 37 °C selama 1 x 24 jam, kemudian diamati. Dilakukan tiga kali ulangan
(triplo) untuk setiap perlakuan.
Tingkat kekuatan antibakteri minyak atsiri dalam menghambat
pertumbuhan E. coli dan S. aureus ditentukan oleh ukuran diameter zona hambat,
yaitu zona bening karena tidak ditumbuhi oleh kedua bakteri tersebut. Diameter
zona bening diukur dalam satuan milimeter (mm) menggunakan jangka sorong,
dengan cara diameter keseluruhan dikurangi diameter sumuran 5 mm. Kemudian
diameter zona bening tersebut digolongkan kekuatan daya antibakterinya
berdasarkan penggolongan Davis dan Stout (1971).
Analisis Statistik
Analisis statistik yang digunakan adalah rancangan percobaan dua faktor
dalam Rancangan Acak Lengkap (RAL). Model rancangannya:
Yij = µ + τ I + ɛ ij
Yij = Pengamatan pada perlakuan ke-I dan ulangan ke-j
µ
= Pengaruh rataan umum
τ
= Pengaruh perlakuan ke-i
ɛ
= pengaruh acak pada perlakuan ke-I ulangan ke-j
Rancangan ini digunakan pada uji antibakteri penentuan KHTM. Data
yang diperoleh dianalisis dengan analisis one-way ANOVA (analysis of variance)
pada tingkat kepercayaan 95 % dan taraf α 0.05, dan dilakukan uji Tukey sebagai
uji lanjut. Analisis statistik one-way ANOVA dilakukan dengan menggunakan
program mini tab, sedangkan uji lanjut Tukey menggunakan program SPSS 20.
HASIL
Ekstrak Minyak Atsiri Daun Kemangi
Ekstraksi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) dengan menggunakan
metode penyulingan uap bertujuan untuk memperoleh hasil rendemen yang tinggi.
Sebanyak 13 mL minyak atsiri murni dihasilkan (Gambar 1). Rendemen minyak
atsiri yang diperoleh adalah sebesar 0.04 %.
Gambar 1 Minyak atsiri murni hasil penyulingan
11
Komponen Minyak Atsiri Daun Kemangi (O. cannum)
Metode GC-MS pada penelitian ini digunakan untuk menentukan
komponen-komponen penyusun minyak atsiri daun kemangi hasil ekstraksi. Hasil
analisis ditampilkan dalam bentuk kromatogram pada Gambar 2, terdapat 32 peak
yang menunjukkan adanya 32 komponen penyusun minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum). Sepuluh komponen penyusun yang memiliki persentase tertinggi
disajikan dalam Tabel 1. Senyawa-senyawa penyusun yang paling dominan
adalah dari golongan monoterpen, dan senyawa yang memiliki persentase
konsentrasi tertinggi adalah sitral (16.65 %).
Z-citral
Verbenol
α-Humulene
Linalool
Gambar 2 Kromatogram GC-MS minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
Tabel 1 Komponen penyusun minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
Senyawa
Z-Sitral
Verbenol
Alpha-Humulene
Linalool
Trans-Caryophyllene
Benzofuran
Bicyclo[3.1.1]heptane
6-Methyl-5-Hepten-2-one
d-Nerolidol
Konsentrasi (%)
16.65
13.14
7.54
6.88
5.66
4.68
3.71
3.57
3.40
Aktivitas Antibakteri Minyak Atsiri Daun Kemangi (O. cannum) Terhadap
E. coli dan S. aureus
Tujuan dilakukannya uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi
(O. cannum) adalah untuk menentukan kepekaan bakteri E. coli dan S. aureus
terhadap senyawa antibakteri yang dimiliki minyak atsiri daun kemangi (O.
cannum), sedangkan penentuan nilai Konsentrasi Hambat Tumbuh Minimum
(KHTM) dilakukan untuk menentukan konsentrasi minimal dari minyak atsiri
daun kemangi (O. cannum) yang masih bisa menghambat pertumbuhan E. coli
12
dan S. aureus. Contoh terbentuknya zona bening hasil penghambatan minyak
atsiri 40 % terhadap E. coli ditunjukkan pada Gambar 3. Rata-rata diameter zona
bening disajikan pada grafik pengaruh konsentrasi minyak atsiri daun kemangi
terhadap penghambatan E. coli dan S. aureus (Gambar 4).
Berdasarkan data pada grafik tersebut, dari konsentrasi minyak atsiri
0.0625 % hingga 100 %, konsentrasi 100 % menghasilkan zona bening terbesar
pada kedua jenis bakteri uji. Rata-rata diameter zona bening pada E. coli yang
dihasilkan oleh konsentrasi 100 % adalah 7.49 mm, dan pada S. aureus adalah
4.85 mm. Konsentrasi 0.0625 % pada E. coli dan 0.125 % pada S. aureus sudah
tidak menghasilkan zona bening, sehingga nilai KHTM untuk E. coli adalah 0.125
% dan S. aureus adalah 0.25 %. Kontrol positif (ampisilin 0.1 %) menghasilkan
diameter zona bening sebesar 15.46 mm pada E. coli dan 5.52 mm pada S. aureus.
Kontrol negatif tidak menunjukkan adanya aktivitas penghambatan, ditunjukkan
dengan tidak terbentuknya zona bening pada kedua jenis bakteri uji (0 mm).
Zona bening
Gambar 3 Aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi 40 (% (v/v) terhadap
E. coli. Aktivitas antibakteri ditunjukkan oleh zona bening
Gambar 4 Aktivitas Antibakteri minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
terhadap E. coli ( ) dan S. aureus ( ) pada berbagai konsentrasi
13
Inhibisi Minyak Atsiri Daun Kemangi (O. cannum)
Penentuan nilai inhibition concentration (IC50) dilakukan untuk menilai
hubungan antara peningkatan konsentrasi dengan besarnya aktivitas
penghambatan terhadap pertumbuhan E. coli dan S. aureus. Persentase
penghambatan ditampilkan pada Gambar 5. Hasil analisis didapatkan nilai IC50
untuk E. coli dan S. aureus pada kultur selama 24 jam berturut-turut ialah
1.219,95 % v/v dan 1.317,05 % v/v. Interpretasi nilai IC50 ini menggambarkan
bahwa konsentrasi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) 1.219,95 % v/v dan
1.317,05 % v/v mampu menghambat pertumbuhan E. coli dan S. aureus secara in
vitro sebesar 50 %. Semakin kecil nilai IC50 maka semakin besar efektivitas
penghambatan terhadap pertumbuhan kedua jenis bakteri tersebut. Nilai IC50
untuk E. coli lebih kecil dibanding S. aureus, sehingga minyak atsiri daun
kemangi (O. cannum) lebih efektif dalam menghambat pertumbuhan E. coli.
Gambar 5 Persentase inhibisi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) terhadap
E. coli ( ) dan S. aureus ( )
PEMBAHASAN
Ekstraksi minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) dengan metode
penyulingan uap dipilih untuk mendapatkan nilai rendemen minyak atsiri yang
tinggi. Kelebihan lain dari ekstraksi dengan metode ini adalah bahwa penetrasi
uap ke dalam jaringan-jaringan bahan berlangsung dengan baik, sehingga uap
yang tidak merata atau terkumpul pada suatu tempat dapat dihindari. Minyak atsiri
harus bebas air untuk mencegah terjadinya oksidasi. Oleh karena itu, penambahan
Na2SO4 anhidrat dilakukan agar minyak atsiri hasil ekstraksi bebas dari air
(Cahyani 2014).
14
Rendemen minyak atsiri yang dihasilkan dari ekstraksi adalah sebesar 0.04
%. Penelitian Muchtaridi (2005) mengenai ekstraksi minyak atsiri daun kemangi
didapatkan rendemen sebesar 0.07 %, dan Cahyani (2014) sebesar 0.13 %. Irawan
(2010) menyebutkan bahwa rendemen minyak atsiri yang baik berkisar antara
0.18 % - 0.32 %. Terdapat banyak faktor selama penyulingan yang diduga sebagai
penyebab rendahnya rendemen minyak atsiri yang dihasilkan, diantaranya adalah
daun kemangi yang digunakan masih segar dan ketidakseragaman bahan baku
yang digunakan (daun muda maupun tua semuanya dirajang kemudian disuling).
Penelitian Cahyani (2014) menghasilkan nilai rendemen yang cukup baik (0.13
%) karena daun kemangi dilayukan terlebih dahulu dalam ruangan tertutup (tidak
terkena cahaya matahari langsung) sebelum dimasukkan ke dalam ketel
penyulingan.
Menurut Irawan (2010), perlakuan pendahuluan penyulingan sangat
berpengaruh terhadap rendemen minyak atsiri, diantaranya adalah keseragaman
bahan baku, pengecilan ukuran, dan pelayuan. Keseragaman bahan baku seperti
kondisi bahan penting agar minyak yang keluar dari jaringan dapat bersamaan,
pengecilan ukuran dan pelayuan bertujuan mengurangi sifat kamba dari bahan dan
membantu penetrasi pelarut ke dalam sel tumbuhan sehingga mempercepat
pelarutan komponen bioaktif dan meningkatkan rendemen ekstraksi. Selain itu,
perlakuan setelah penyulingan seperti penyimpanan dan terbebasnya minyak atsiri
dari air juga turut mempengaruhi rendemen. Minyak atsiri harus terhindar dari
panas, oksigen bebas, air, dan katalisator. Faktor-faktor tersebut dapat
menyebabkan terjadinya oksidasi, resinifikasi, polimerisasi, hidrolisa ester, dan
interaksi antar komponen minyak sendiri (Irawan 2010).
Berdasarkan hasil analisis GC-MS, diperoleh informasi bahwa komponen
tertinggi minyak atsiri daun kemangi adalah sitral, sebesar 16.65 %. Hasil
penelitian ini didukung oleh penelitian Muchtaridi (2005) dan Kadarohman et al
(2011), bahwa komponen tertinggi penyusun minyak atsiri daun kemangi adalah
sitral dengan konsentrasi berturut-turut 19.12 % dan 35.58 %. Sitral termasuk ke
dalam golongan monoterpen. Monoterpen terbentuk dari dua satuan isopren yang
membentuk 10 atom karbon. Monoterpen berbentuk cairan yang tidak berwarna,
tidak larut dalam air, dapat disuling uap, berbau harum, dan mempunyai titik didih
berkisar antara 140 – 180 °C. Monoterpen merupakan komponen utama minyak
atsiri yang berperan dalam menciptakan bau dan rasa, sebagai antiseptik,
ekspektoran, dan anestetik. Sitral merupakan senyawa golongan monoterpen.
Sitral telah diteliti berkhasiat sebagai antimikroba, perasa, membantu sintesis
vitamin A, serta memberikan efek feromon pada serangga (Ajizah 2004).
Perbedaan konsentrasi sitral yang merupakan metabolit sekunder, dapat
dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti perbedaan komposisi media tumbuh
(kandungan kimia dalam tanah), faktor fisik seperti suhu, cahaya, dan
kelembaban, faktor genetik seperti genotipa sel, dan faktor stress lingkungan
seperti adanya logam berat dan sinar UV. Metabolit sekunder adalah senyawa
yang disintesis di dalam sel, melalui jalur di luar biosintesa karbohidrat dan
protein, pada tingkat pertumbuhan tertentu, diproduksi hanya dalam jumlah
sedikit, dan tidak terus-menerus, bertujuan mempertahankan diri dari habitatnya,
dan tidak berperan penting dalam proses metabolisme utama (primer) (Mariska
2013).
15
Uji aktivitas antibakteri menggunakan propilen glikol untuk pengenceran
dan sebagai kontrol negatif. Propilen glikol banyak digunakan untuk melarutkan
zat-zat yang tidak stabil atau tidak dapat larut dalam air, seperti minyak atsiri.
Propilen glikol berwujud cairan bening (hampir tidak berwarna), kental, dan hampir
tidak berbau (Soebagio 2000). Penelitian ini menunjukkan bahwa propilen glikol
dapat digunakan sebagai kontrol negatif, karena tidak menunjukkan adanya aktivitas
penghambatan pada E. coli dan S. aureus dilihat dari tidak adanya zona bening yang
terbentuk.
Ampisilin sebagai kontrol positif merupakan antibiotik β-laktam dan
termasuk ke dalam golongan penisilin semisintetik (Siswandono 1995). Ampisilin
merupakan antibiotik bersifat bakteriosida dan berspektrum luas, yaitu dapat
menghambat bakteri Gram positif maupun Gram negatif (Siswandono 1995).
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa ampisilin pada konsentrasi 0.1 %
memiliki daya antibakteri yang tergolong kuat pada E. coli, dan berdaya
antibakteri sedang pada S. aureus.
Konsentrasi minyak atsiri 0.0625 % terhadap E. coli dan 0.125 % pada S.
aureus sudah tidak menunjukkan adanya aktivitas penghambatan. Hasil ini sama
dengan hasil penelitian aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi (Ocimum
basilicum L) oleh Maryati et al (2007), bahwa pada konsentrasi minyak atsiri
0.0625 % pada E. coli dan konsentrasi dibawah 0.25 % pada S. aureus tidak
menunjukkan adanya zona bening. Hal ini kemungkinan karena konsentrasi
0.0625 % terlalu rendah sebagai senyawa antibakteri minyak atsiri daun kemangi
sehingga tidak dapat bekerja optimal, karena menurut Schlegel (1994),
kemampuan suatu bahan antimikroba dalam menghambat pertumbuhan
mikroorganisme bergantung pada konsentrasi bahan mikroba tersebut.
Hasil uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa minyak atsiri daun
kemangi (O. cannum) lebih peka dalam menghambat pertumbuhan E. coli (bakteri
Gram negatif) dibanding S. aureus (bakteri Gram positif). Hal ini dilihat dari nilai
KHTM pada E. coli lebih kecil dibanding S. aureus. Hasil ini didukung oleh
penelitian Maryati et al (2007) bahwa minyak atsiri daun kemangi lebih aktif
terhadap E. coli dibanding S. aureus, karena mampu menghambat pertumbuhan
pada konsentrasi yang lebih kecil. Hubungan antara peningkatan konsentrasi
dengan besarnya aktivitas penghambatan terhadap pertumbuhan E. coli dan S.
aureus dapat ditentukan dari nilai inhibition concentration (IC50). Semakin kecil
nilai IC50 maka semakin besar efektivitas penghambatan minyak atsiri terhadap
pertumbuhan kedua jenis bakteri tersebut. Nilai IC50 untuk E. coli lebih kecil
dibanding nilai IC50 untuk S. aureus, sehingga hal ini semakin mendukung bahwa
minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) lebih efektif terhadap bakteri E. coli
(bakteri Gram negatif).
Menurut Radji (2011), hal ini disebabkan adanya perbedaan struktur
dinding sel bakteri Gram positif dan Gram negatif sehingga mempengaruhi
sensitivitas terhadap antibakteri. Dinding sel bakteri Gram positif terdiri atas
beberapa lapisan peptidoglikan (sekitar 40 lapis), sehingga peptidoglikan
mencapai 70 % dari masa kering dinding sel, menyebabkan dinding sel menjadi
tebal dan kaku. Bakteri Gram positif juga mengandung substansi dinding sel yang
disebut asam teikoat. Sementara dinding sel bakteri Gram negatif terdiri atas satu
atau lebih lapisan peptidoglikan, hanya sekitar 10 % dari masa kering dinding sel,
sehingga dinding selnya tipis (Pelczar 1988). Bakteri Gram negatif juga tidak
16
mengandung asam teikoat, sehingga menjadi lebih rentan terhadap gangguan
kimia seperti antibiotik, atau bahan antibakteri lainnya seperti minyak atsiri.
Perbedaan tebal tipisnya lapisan peptidoglikan dalam dinding sel bakteri
akan mempengaruhi permeabilitas dinding sel. Bakteri Gram negatif yang
mempunyai lapisan peptidoglikan tipis memiliki permeabilitas yang cukup tinggi,
sedangkan bakteri Gram positif yang mempunyai lapisan peptidoglikan tebal
memiliki permeabilitas rendah. Permeabilitas yang rendah akan membuat zat aktif
antibakteri dari minyak atsiri mengalami kesulitan untuk menembus dinding sel,
sehingga efek antibakterinya kurang optimal (Maryati et al 2007).
Mekanisme antibakteri minyak atsiri adalah dengan cara merusak dinding
sel bakteri. Senyawa golongan terpenoid seperti sitral yang merupakan komponen
utama penyusun minyak atsiri daun kemangi dapat mengganggu permeabilitas
membran sel bakteri, dan kemudian melakukan presipitasi protein serta
menginaktifasi kerja enzim pada sel bakteri. Selain itu, minyak atsiri yang
mengandung gugus fungsi hidroksil (-OH) dan karbonil juga memiliki aktivitas
antibakteri. Caranya adalah dengan mendenaturasi protein dan asam-asam nukleat
sehingga dapat mengakibatkan terganggunya metabolisme atau matinya sel
(Ajizah 2004).
Minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) seperti yang ditunjukkan oleh
hasil analisis GC-MS, memiliki berbagai senyawa penyusun golongan
monoterpen. Monoterpen mempunyai efek antibakteri, bekerja dengan cara
merusak dinding sel. Mekanisme antibakterinya kemungkinan karena pengikatan
dengan sel bakteri, yang kemudian mengganggu permeabilitas dinding dan proses
transportasi sel. Hal ini akan mengakibatkan hilangnya kation dan makromolekul
dari sel sehingga pertumbuhan sel akan terganggu atau mati. Senyawa monoterpen
pada konsentrasi rendah dapat menyebabkan denaturasi protein dan pada
konsentrasi tinggi akan menyebabkan koagulasi protein sehingga sel akan mati
(Maryati et al 2007).
SIMPULAN DAN SARAN
Minyak atsiri daun kemangi (O. cannum) mampu menghambat
pertumbuhan E. coli (daya hambat sedang) dan S. aureus (daya hambat lemah).
Konsentrasi 100 % memberikan efek penghambatan yang paling tinggi terhadap
kedua bakteri uji. Semakin kecil konsentrasi minyak atsiri menghasilkan diameter
penghambatan yang juga semakin kecil. Minyak atsiri daun kemangi (O. cannum)
lebih peka terhadap E. coli dibanding S. aureus, terlihat dari nilai KHTM. Nilai
KHTM untuk E. coli adalah 0.125 % dan untuk S. aureus adalah 0.25 %.
Optimasi penyulingan minyak atsiri perlu dilakukan sehingga rendemen yang
dihasilkan lebih tinggi, serta penelitian lebih lanjut terkait analisis komponen
minyak atsiri daun kemangi yang paling berperan terhadap aktivitas antibakteri.
17
DAFTAR PUSTAKA
Aisyah S, Masril C. 2011. Pemisahan senyawa patchouli alcohol dari minyak
nilam dengan cara distilasi fraksinasi. Jurnal Teknologi Industri
Pertanian. 21(2):89-93.
Ajizah A. 2004. Sensitivitas Salmonella typhimurium terhadap ekstrak daun
Psidium guajava . Bioscientiae. 1: 31-8.
Anggraini D. 2002. Ekstraksi dan pemanfaatan minyak daun kemangi (Ocimum
basilicum) sebagai bahan pewangi pada sabun cuci tangan cair [skripsi].
Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Block S. 2001. Disinfection, Sterilization and Preservation. Ed ke-4. Washington
D.C: Williams & Wilkins.
Cahyani N. 2014. Daun kemangi (Ocinum cannum) sebagai alternatif pembuatan
hand sanitizer. Jurnal Kesehatan Masyarakat. 9(2):136-142.
Davis W W, Stout T R. 1971. Disc plate method of microbioligal antibiotic assay:
factors influencing variability and error 1. Appl Microbiol: 22(4):659-665.
Dwidjoseputro D. 1994. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Djambatan.
Hadipoentyanti E, Sri W. 2008. Keragaman selasih (Ocimum Spp.) berdasarkan
karakter morfologi, produksi, dan mutu herba. Jurnal Littri. 14(4):141148.
Holley R A, Patel D. 2005. Improvement in shelf-life and safety of perishable
food by plant essential oils and smoke antimicrobiol. Int. of Food
Microbiol. 22:273–292.
Irawan B. 2010. Peningkatan mutu minyak nilam dengan ekstraksi dan destilasi
pada berbagai komposisi pelarut [tesis]. Semarang (ID): Universitas
Diponegoro.
Kadarohman A, Dwiyanti G, Anggraeni Y, Khumaisah L. 2011. Komposisi kimia
dan uji aktivitas antibakteri minyak kemangi (Ocimum americannum L.)
terhadap bakteri Escherichia coli, Shiegella sonnei, dan Salmonella
enteritidis. Jurnal Hayati. 16:101-110.
Mariska I. 2013. Metabolit sekunder: Jalur pembentukan dan kegunaannya.
[Internet]. [diunduh 2014 Mei 3]. Tersedia pada: http://Biogen.go.id.
Maryati, Fauzia R S, Rahayu T. 2007. Uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun
kemangi (Ocimum basilicum L.) terhadap Staphylococcus aures dan
Escherichia coli. Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi. 8(1):30-38.
Melendez P A, Capriles V A. 2006. Antibacterial properties of tropical plants
from Puerto Rico. Phytomedicine. 13:272–276.
Muchtaridi. 2005. Penelitian pengembangan minyak atsiri sebagai aroma terapi
dan potensinya sebagai produk sediaan farmasi. Jurnal Teknologi
Pertanian. 17(3):80-88.
Noer S F. 2012. Pola bakteri dan resistensinya terhadap antibiotik yang ditemukan
pada air dan udang ruang instalasi rawat khusus RSUP Dr. Wahidin
Sudirohusodo Makasar. Majalah Farmasi dan Farmakologi. 16(2):73-78.
18
Pelczar, Chan. 1988. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Ed ke-1. Hadioetomo et al,
penerjemah. Jakarta (ID): UI Press. Terjemahan dari: Elements of
Microbiology.
Radji M. 2011. Mikrobiologi. Jakarta (ID): Buku Kedokteran ECG.
Samy R P. 2005. Antimicrobial activity of some medicinal plants from India.
Fitoterapia. 76:697–699.
Sastrohamidjojo H. 2001. Kimia Minyak Atsiri. Yogyakarta: UGM Press.
Schlegel H G. 1994. Mikrobiologi Umum. Ed ke-6. Baskoro T, penerjemah.
Yogyakarta (ID): Gajah Mada University Press.
Simanjuntak M R. Ekstraksi dan fraksinasi komponen ekstrak daun tumbuhan
senduduk (Melastoma malabathricum L) serta pengujian efek sediaan
krim terhadap penyembuhan luka bakar [skripsi]. Medan (ID): Universitas
Sumatera Utara.
Siswandono, Sukarjo B. 1995. Kimia Medisinal. Surabaya (ID): Erlangga.
Soebagio. 2000. Pengaruh propilen glikol terhadap laju difusi krim natrium
diklofenak dengan basis hidrofobik secara in vitro. [Internet]. [diunduh
2014 Mei 7]. Tersedia pada: http:// pustaka.unpad.ac.id.
Suppakul P, Miltz J, Sonneveld K, Bigger S W. 2003. Antimicrobial properties of
basil and its possible application in food packaging. Journal of
Agricultural and Food Chemistry. 51(11):3197-3207.
Vollekova AD, Kostalova, Sochora R. 2001. Isoquinoline alkaloids from Mahonia
aquifolium stem bark is active against Malassezia sp. Folia Microbiol
46:107-111.
Wannissoma B, Jarikasemb S, Siriwangchaib T, Thubthimthed S. 2005.
Antibacterial properties of essential oils ftom Thai medical plants.
Fitoterapia. 76:233–236.
Yadav AV, Bishe SB. 2002. Chitosan: A potential biomaterial affective against
typhoid. Current Sci 9:1176-1178.
[WHO]. 2002. Monographs on Selected Medical Plants. [Internet]. [diunduh 2014
April 30]. Tersedia pada: http://WHO.int/publication.
19
LAMPIRAN
.
20
Lampiran 1 Strategi penelitian (Bagan alir)
Persiapan daun kemangi
Ekstraksi minyak atsiri
Analisis GC-MS
Uji aktivitas antibakteri
Penentuan KHTM
Analisis data
21
Lampiran 2 Rendemen minyak atsiri
Diketahui: Bobot kemangi kering ( Bobot KK) : 29 Kg = 29000 g
Bobot Jenis Minyak Atsiri Kemangi ( BJ MAK) : 0.925 g/ml
Volume Minyak Atsiri (VMA) : 13 ml
Penyelesaian:
Bobot MA = BJ MAK x VMA
= 0.925 g/ml x 13 ml = 12,025 g
Rendemen MA
= (Bobot MA/Bobot KK) x 100 %
= (12,025 g/ 29000 g) x 100 %
= 0.041 %
Lampiran 3 Pengenceran minyak atsiri dengan propilen glikol
Konsentrasi (%)
100
80
60
40
20
10
5
2.5
1
0.5
0.25
0.125
0.0625
Kontrol (-)
Kontrol (+)
Komposisi
Propilen glikol
Minyak atsiri (MA)
(PG)
1000 µl
0 µl
800 µl MA 100 %
200 µl
750 µl MA 80 %
250 µl
666.67 MA 60 %
333.33 µl
500 µl MA 40 %
500 µl
500 µl MA 20 %
500 µl
500 µl MA 10 %
500 µl
500 µl MA 5 %
500 µl
400 µl MA 2.5 %
600 µl
500 µl MA 1 %
500 µl
500 µl MA 0.5 %
500 µl
500 µl MA 0.25 %
500 µl
500 µl MA 0.125 %
500 µl
0 µl
1000 µl
0.01 gram Ampisilin dalam 1 mL akuades
Total
1 mL
22
Lampiran 4 Diameter zona hambat minyak atsiri daun kemangi
Zona hambat pada E. coli
Konsentrai
minyak atsiri (%)
1
100
7.40
80
7.50
60
5.06
40
5.02
20
5.04
10
5.04
5
4.82
2.5
5.00
1
4.00
0.5
5.26
0.25
5.09
0.125
5.06
0.0625
0.00
0 (k-)
0.00
Ampisilin (k+)
15.42
Diameter (mm)
2
8.01
6.87
5.50
5.01
4.97
5.02
5.00
4.43
5.56
4.03
3.06
3.02
0.00
0.00
15.30
Zona hambat pada S. aureus
Konsentrasi
minyak atsiri (%)
1
100
5.30
80
5.26
60
3.09
40
3.06
20
3.00
10
2.44
5
2.00
2.5
2.02
1
1.08
0.5
1.07
0.25
1.94
0.125
0.00
0.0625
0.00
0 (k-)
0.00
Ampisilin (k+)
5.56
Diameter
2
4.00
3.08
3.09
3.06
2.00
2.03
1.73
2.00
2.04
1.96
2.00
0.00
0.00
0.00
5.50
3
7.05
7.00
5.04
5.00
5.03
4.94
4.02
4.00
3.07
3.24
3.07
3.04
0.00
0.00
15.66
3
5.26
4.00
4.00
3.06
2.01
2.00
1.96
1.92
1.43
1.07
1.06
0.00
0.00
0.00
5.50
Rata-rata
7.49
7.12
5.20
5.01
5.01
5.00
4.61
4.47
4.21
4.18
3.74
3.70
0.00
0.00
15.46
Rata-rata
4.85
4.11
3.39
3.06
2.24
2.17
1.91
1.98
1.52
1.37
1.67
0.00
0.00
0.00
5.52
23
Lampiran 5 Uji aktivitas antibakteri
Media NA yang belum
ditumbuhi bakteri
Zona hambat konsentrasi
60 % pada E. coli
Zona hambat konsentrasi
10 % pada E. coli
Media NA setelah
ditumbuhi S. aures
Zona hambat konsentrasi
40 % pada E. coli
Zona hambat konsentrasi
10 % pada S.aureus
Biakan bakteri uji
pada media NB
Zona hambat kontrol
positif pada E. coli
24
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cirebon, Jawa Barat, pada tanggal 16 Maret 1992 dari
ayah Rakisa dan ibu Siti Nasipah. Penulis adalah putri pertama dari tiga
bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari SMAN 1 Sumber Cirebon, Provinsi
Jawa Barat, dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut
Pertanian Bogor program studi Biokimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam (FMIPA) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI)
Bulan Juli-Agustus 2013 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Balai
Penelitian Tanaman Jeruk dan Buah Subtropik, Batu, Jawa Timur, dengan judul
Aplikasi Teknik PCR Sebagai Pendeteksi Penyakit Huanglongbing Pada Beberapa
Varietas Tanaman Jeruk (Citrus spp). Tahun 2013 penulis menerima dana hibah
PKM-P dari DIKTI dengan judul Inovasi “Kewangi” Sebagai Gel Antiseptik
Alami Dari Minyak Atsiri Kemangi (Ocinum cannum).