UJI AKTIVITAS ANTIBAKTERI POLIETILEN TERGRAFTING ASAM AKRILAT YANG TELAH MENGIKAT KITOSAN
ABSTRAK
UJI AKTIVITAS ANTIBAKTERI POLIETILEN TERGRAFTING ASAM AKRILAT
YANG TELAH MENGIKAT KITOSAN
Oleh
Elta Widyastuti
Telah dilakukan pengikatan kitosan pada polietilen tergrafting asam akrilat dan uji
aktivitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kereaktifan gugus karboksilat dari
asam akrilat yang telah tergrafting pada polietilen terhadap kitosan dan aktivitas antibakteri
dari kitosan yang terikat pada polietilen tergrafting asam akrilat terhadap bakteri E. coli dan
S. aureus.
Asam akrilat (AA) digrafting ke permukaan film polietilen (PE) dengan bantuan sinar gamma
sebagai inisiator. Ikatan rangkap AA akan bereaksi dengan radikal PE, sehingga PE memiliki
gugus karboksil dari AA dan gugus ini dapat berikatan dengan kitosan (PE-g-AA-kitosan).
Jumlah AA dan kitosan yang tergrafting pada permukaan PE dihitung menggunakan metode
gravimetri. Modifikasi permukaan dikarakterisasi dengan spektroskopi FTIR, SEM, XRD
dan untuk analisis fisiknya menggunakan tensile strenght. Serta dilakukan uji aktivitas
antibakteri menggunakan metode difusi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa persen grafting AA meningkat dengan meningkatnya
dosis radiasi dan waktu polimerisasi. Dalam penelitian ini konsentrasi AA yang digunakan
adalah 15 % (v/v) dan dosis radiasi sebesar 15 kGy. Sedangkan kondisi optimum untuk
waktu polimerisasi yaitu selama 4 jam dan konsentrasi kitosan 0.5 % (w/v).
Hasil uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa film PE tidak menunjukkan adanya
aktivitas antibakteri, sedangkan PE-g-AA sedikit menunjukkan adanya aktivitas antibakteri,
hal ini kemungkinan dikarenakan sifat asam dari asam akrilat yang dapat mempengaruhi
aktivitas bakteri. PE-g-AA-kitosan menunjukkan adanya aktivitas antibakteri baik terhadap
bakteri E. coli maupun S. aureus.
Berdasarkan spektrum FTIR, munculnya puncak-puncak pada bilangan gelombang 3604 cm-1
(uluran OH), 1715 cm-1 (uluran C=O) yang menunjukkan bahwa AA telah tergrafting pada
film PE. Puncak pada bilangan gelombang 3410 cm-1 (uluran NH), 1556 cm-1 (ulur C=O
amida), dan daerah serapan C-N pada daerah sidik jari yaitu pada bilangan gelombang 1396964 cm-1 yang menunjukkan bahwa kitosan telah terikat pada PE-g-AA.
Hasil SEM pada pembesaran 1500x menunjukkan adanya perbedaan topografi permukaan
antara film PE, PE-g-AA, dan PE-g-AA-kitosan. Pada film PE permukaannya terlihat
homogen, rata, bentuk seratnya kecil. Sedangkan PE-g-AA permukaannya tidak rata dan
terdapat rongga-rongga yang menutupi permukaan PE meskipun tidak rata, ini diperkirakan
bahwa AA telah tergrafting pada film PE. Untuk PE-g-AA-kitosan permukaannya lebih rata
dibandingkan dengan PE-g-AA, kemungkinan kitosan telah menutupi rongga-rongga yang
terbentuk sebelumnya (PE-g-AA), sehingga diperkirakan kitosan telah terikat pada film PE.
Hasil XRD menujukkan bahwa penambahan asam akrilat 15% (v/v) dan kitosan 1% (w/v)
tidak mengubah struktur kristalin film PE, namun terjadi penurunan intensitas. Hasil tensile
strenght menunjukkan bahwa penambahan asam akrilat 15% (v/v) dan kitosan 1% (w/v)
mengakibatkan terjadinya penurunan kuat tarik, hal ini dikarenakan struktur PE menjadi
bercabang yang mengakibatkan struktur PE menjadi lebih kaku.
V. KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut
:
1. Radiasi sinar gamma dapat digunakan sebagai inisiator untuk membantu reaksi
polimerisasi grafting asam akrilat pada permukaan film polietilen.
2. Pengikatan kitosan pada film polietilen dapat dilakukan dengan memanfaatkan gugus
karboksilat dari asam akrilat yang tergrafting pada permukaan polietilen.
3. Kitosan yang terikat pada polietilen tergrafting asam akrilat mempunyai aktivitas
antibakteri terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus.
4. Metode grafting dapat digunakan untuk menempelkan kitosan pada PE sehingga PE
mempunyai sifat antibakteri dari kitosan dan dapat digunakan untuk aplikasi praktis yaitu
sebagai kemasan makanan dan minuman.
B. Saran
Badasarkan penelitian ini disarankan untuk :
1. Untuk mengikat kitosan yang lebih banyak pada PE-g-AA, perlu dilakukan penelitian
lebih lanjut.
2. Perlu adanya variasi konsentrasi kitosan yang lebih besar agar didapatkan persen kitosan
yang lebih tinggi.
3. Mengunakan electron beam sebagai inisiator untuk membantu reaksi polimerisasi
grafting.
4. Penelitian lebih lanjut untuk mengetahui kemampuan aktivitas antibakteri terhadap
beberapa bakteri gram positif dan gram negatif yang lainnya, perlu dilakukan.
5. Menurut literatur, polikationik memiliki aktivitas antibakteri yang baik sehingga perlu
dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kuartenasi kitosan.
6. Pengaruh waktu kontak terhadap aktivitas antibakteri PE tergrfating AA yang telah
mengikat kitosan.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Penelitian dan pengembangan bahan polimer masih terus dilakukan oleh industri kimia,
lembaga penelitian pemerintah maupun swasta, dan Perguruan Tinggi, dalam rangka
menemukan aneka penerapan bahan polimer, baik polimer sintetik maupun polimer alam.
Beberapa pengembangan bahan polimer yang telah dilakukan misalnya plastik biodegradable
ramah lingkungan, koagulan dalam pengolahan limbah cair (Widodo dan Muslihatin, 2005),
antibakteri (Huh et al, 2000) dan lain-lain.
Salah satu polimer sintetik yang banyak digunakan adalah polietilen (PE). PE banyak
digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan berbagai jenis peralatan rumah tangga, film,
pipa, ember, pelapis kawat dan kabel, serta kemasan makanan maupun minuman.
Pemanfaatan PE yang sangat luas ini disebabkan ia memiliki sifat-sifat antara lain tahan
terhadap kelembapan dan bahan kimia, mudah dibentuk dan dicetak, ringan dan harganya
murah (Pasaribu, 2004).
Pemanfaatan PE sebagai bahan kemasan makanan dan minuman, ada kemungkinan suatu
bakteri menempel pada PE sehingga dapat menyebabkan penyakit sesuai dengan jenis bakteri
tersebut. Misalnya, bakteri Escherichia coli dapat menyebabkan gastrointeritis, infeksi
saluran kemih, bakteri Staphylococcus aureus menyebabkan keracunan makanan yang
disertai mual, muntah, dan diare dan lain sebagainya (Gupte, 1990). Hal ini disebabkan PE
secara alami tidak memiliki sifat sebagai antibakteri.
Berbagai upaya telah dilakukan untuk menghambat pertumbuhan bakteri dalam bahan
makanan dan minuman, salah satunya adalah dengan menambahkan zat penghambat
pertumbuhan bakteri seperti asam benzoat, asam sorbat, dan asam propionat kedalam bahan
makanan dan minuman tersebut (Yandri, 2006).
Dari penelitian sebelumnya (Annissa, 2007; Atika, 2008), telah dilakukan fungsionalisasi PE
dengan asam akrilat (AA) menggunakan metode grafting (pencangkokan / penempelan) yang
diinisiasi oleh sinar gamma, untuk menghasilkan PE tergrafting AA (PE-g-AA). PE-g-AA
tersebut kemudian direaksikan dengan kitosan untuk menghasilkan PE yang telah mengikat
kitosan (PE-g-AA-kitosan). Berbagai faktor seperti pengaruh konsentrasi monomer, inisiator,
pelarut, dan uji daya tarik pada grafting (penempelan/pencakokan) AA ke PE telah dipelajari.
Uji pendahuluan mengenai daya antibakteri dari kitosan yang telah terikat pada PE terhadap
bakteri gram negatif juga telah dilakukan. Akan tetapi belum memberikan respon yang
begitu baik disebabkan berbagai hal yang menghalanginya antara lain jumlah AA tergrafting
pada PE yang belum merata (homogen), dan daya tahan PE yang menurun dengan
meningkatnya kitosan yang terikat pada PE-g-AA.
Kitosan adalah produk terdeasetilasi dari kitin, disebut juga dengan β-1,4-glukosamin (2
amino-2-dioksi-D-glukosa) (Daintith, 1990). Beberapa hasil penelitian menunjukkan kitosan
memiliki sifat sebagai penghambat pertumbuhan bakteri patogen seperti E. Coli (Huh et al.,
2000) dan anti oksidan (Sun et al., 2003). Tsai dan Su (1999) dalam Meidina dkk (2004)
melaporkan bahwa kitosan mempunyai efek bakterisidal terhadap E. Coli.
Salah satu jenis bakteri patogen seperti Escherichia coli dan Staphylococcus aureus banyak
ditemukan dalam air minum. E. coli termasuk jenis bakteri gram negatif, tidak mempunyai
spora, dan bersifat patogen. E. coli terdapat didalam saluran pencernaan manusia dan hewan
yang dapat mengakibatkan berbagai penyakit seperti infeksi pada saluran pencernaan (Pelczar
dan Chan, 1986). Sedangkan Staphylococcus aureus termasuk jenis bakteri gram positif,
tidak berspora, dan bersifat patogen (Gupte, 1990). Bila jenis bakteri ini ditemukan dalam air
yang dikonsumsi maka dapat menyebabkan berbagai penyakit.
Dalam penelitian ini telah dilakukan uji aktivitas antibakteri dari PE, PE-g-AA, PE-g-AAkitosan terhadap bakteri E. coli dan S. aureus. Asam akrilat digrafting ke PE menggunakan
radiasi gamma sebagai inisiator. Karakterisasi polietilen tergrafting asam akrilat dan grafting
kitosan ke polietilen tergrafting asam akrilat dilakukan dengan spektroskopi inframerah (FTIR) untuk menentukan fungsionalitas PE, dengan SEM untuk mengetahui morfologi
permukaan PE dan dengan XRD untuk mengetahui kristalinitas PE sebelum dan setelah
mengikat kitosan.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menguji reaktifitas gugus karboksilat dari asam akrilat
(AA) yang telah tergrafting pada polietilen (PE) terhadap kitosan dan uji aktivitas antibakteri
dari kitosan yang terikat pada polietilen terhadap bakteri patogen air seperti Escherichia coli
dan Staphylococcus aureus.
C. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang polietilen sebagai kemasan
makanan atau minuman yang memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri Escherichia coli
dan Staphylococcus aureus, dan sebagai informasi awal menuju aplikasi praktis.
UJI AKTIVITAS ANTIBAKTERI POLIETILEN TERGRAFTING ASAM AKRILAT
YANG TELAH MENGIKAT KITOSAN
Oleh
Elta Widyastuti
Telah dilakukan pengikatan kitosan pada polietilen tergrafting asam akrilat dan uji
aktivitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kereaktifan gugus karboksilat dari
asam akrilat yang telah tergrafting pada polietilen terhadap kitosan dan aktivitas antibakteri
dari kitosan yang terikat pada polietilen tergrafting asam akrilat terhadap bakteri E. coli dan
S. aureus.
Asam akrilat (AA) digrafting ke permukaan film polietilen (PE) dengan bantuan sinar gamma
sebagai inisiator. Ikatan rangkap AA akan bereaksi dengan radikal PE, sehingga PE memiliki
gugus karboksil dari AA dan gugus ini dapat berikatan dengan kitosan (PE-g-AA-kitosan).
Jumlah AA dan kitosan yang tergrafting pada permukaan PE dihitung menggunakan metode
gravimetri. Modifikasi permukaan dikarakterisasi dengan spektroskopi FTIR, SEM, XRD
dan untuk analisis fisiknya menggunakan tensile strenght. Serta dilakukan uji aktivitas
antibakteri menggunakan metode difusi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa persen grafting AA meningkat dengan meningkatnya
dosis radiasi dan waktu polimerisasi. Dalam penelitian ini konsentrasi AA yang digunakan
adalah 15 % (v/v) dan dosis radiasi sebesar 15 kGy. Sedangkan kondisi optimum untuk
waktu polimerisasi yaitu selama 4 jam dan konsentrasi kitosan 0.5 % (w/v).
Hasil uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa film PE tidak menunjukkan adanya
aktivitas antibakteri, sedangkan PE-g-AA sedikit menunjukkan adanya aktivitas antibakteri,
hal ini kemungkinan dikarenakan sifat asam dari asam akrilat yang dapat mempengaruhi
aktivitas bakteri. PE-g-AA-kitosan menunjukkan adanya aktivitas antibakteri baik terhadap
bakteri E. coli maupun S. aureus.
Berdasarkan spektrum FTIR, munculnya puncak-puncak pada bilangan gelombang 3604 cm-1
(uluran OH), 1715 cm-1 (uluran C=O) yang menunjukkan bahwa AA telah tergrafting pada
film PE. Puncak pada bilangan gelombang 3410 cm-1 (uluran NH), 1556 cm-1 (ulur C=O
amida), dan daerah serapan C-N pada daerah sidik jari yaitu pada bilangan gelombang 1396964 cm-1 yang menunjukkan bahwa kitosan telah terikat pada PE-g-AA.
Hasil SEM pada pembesaran 1500x menunjukkan adanya perbedaan topografi permukaan
antara film PE, PE-g-AA, dan PE-g-AA-kitosan. Pada film PE permukaannya terlihat
homogen, rata, bentuk seratnya kecil. Sedangkan PE-g-AA permukaannya tidak rata dan
terdapat rongga-rongga yang menutupi permukaan PE meskipun tidak rata, ini diperkirakan
bahwa AA telah tergrafting pada film PE. Untuk PE-g-AA-kitosan permukaannya lebih rata
dibandingkan dengan PE-g-AA, kemungkinan kitosan telah menutupi rongga-rongga yang
terbentuk sebelumnya (PE-g-AA), sehingga diperkirakan kitosan telah terikat pada film PE.
Hasil XRD menujukkan bahwa penambahan asam akrilat 15% (v/v) dan kitosan 1% (w/v)
tidak mengubah struktur kristalin film PE, namun terjadi penurunan intensitas. Hasil tensile
strenght menunjukkan bahwa penambahan asam akrilat 15% (v/v) dan kitosan 1% (w/v)
mengakibatkan terjadinya penurunan kuat tarik, hal ini dikarenakan struktur PE menjadi
bercabang yang mengakibatkan struktur PE menjadi lebih kaku.
V. KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut
:
1. Radiasi sinar gamma dapat digunakan sebagai inisiator untuk membantu reaksi
polimerisasi grafting asam akrilat pada permukaan film polietilen.
2. Pengikatan kitosan pada film polietilen dapat dilakukan dengan memanfaatkan gugus
karboksilat dari asam akrilat yang tergrafting pada permukaan polietilen.
3. Kitosan yang terikat pada polietilen tergrafting asam akrilat mempunyai aktivitas
antibakteri terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus.
4. Metode grafting dapat digunakan untuk menempelkan kitosan pada PE sehingga PE
mempunyai sifat antibakteri dari kitosan dan dapat digunakan untuk aplikasi praktis yaitu
sebagai kemasan makanan dan minuman.
B. Saran
Badasarkan penelitian ini disarankan untuk :
1. Untuk mengikat kitosan yang lebih banyak pada PE-g-AA, perlu dilakukan penelitian
lebih lanjut.
2. Perlu adanya variasi konsentrasi kitosan yang lebih besar agar didapatkan persen kitosan
yang lebih tinggi.
3. Mengunakan electron beam sebagai inisiator untuk membantu reaksi polimerisasi
grafting.
4. Penelitian lebih lanjut untuk mengetahui kemampuan aktivitas antibakteri terhadap
beberapa bakteri gram positif dan gram negatif yang lainnya, perlu dilakukan.
5. Menurut literatur, polikationik memiliki aktivitas antibakteri yang baik sehingga perlu
dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kuartenasi kitosan.
6. Pengaruh waktu kontak terhadap aktivitas antibakteri PE tergrfating AA yang telah
mengikat kitosan.
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Penelitian dan pengembangan bahan polimer masih terus dilakukan oleh industri kimia,
lembaga penelitian pemerintah maupun swasta, dan Perguruan Tinggi, dalam rangka
menemukan aneka penerapan bahan polimer, baik polimer sintetik maupun polimer alam.
Beberapa pengembangan bahan polimer yang telah dilakukan misalnya plastik biodegradable
ramah lingkungan, koagulan dalam pengolahan limbah cair (Widodo dan Muslihatin, 2005),
antibakteri (Huh et al, 2000) dan lain-lain.
Salah satu polimer sintetik yang banyak digunakan adalah polietilen (PE). PE banyak
digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan berbagai jenis peralatan rumah tangga, film,
pipa, ember, pelapis kawat dan kabel, serta kemasan makanan maupun minuman.
Pemanfaatan PE yang sangat luas ini disebabkan ia memiliki sifat-sifat antara lain tahan
terhadap kelembapan dan bahan kimia, mudah dibentuk dan dicetak, ringan dan harganya
murah (Pasaribu, 2004).
Pemanfaatan PE sebagai bahan kemasan makanan dan minuman, ada kemungkinan suatu
bakteri menempel pada PE sehingga dapat menyebabkan penyakit sesuai dengan jenis bakteri
tersebut. Misalnya, bakteri Escherichia coli dapat menyebabkan gastrointeritis, infeksi
saluran kemih, bakteri Staphylococcus aureus menyebabkan keracunan makanan yang
disertai mual, muntah, dan diare dan lain sebagainya (Gupte, 1990). Hal ini disebabkan PE
secara alami tidak memiliki sifat sebagai antibakteri.
Berbagai upaya telah dilakukan untuk menghambat pertumbuhan bakteri dalam bahan
makanan dan minuman, salah satunya adalah dengan menambahkan zat penghambat
pertumbuhan bakteri seperti asam benzoat, asam sorbat, dan asam propionat kedalam bahan
makanan dan minuman tersebut (Yandri, 2006).
Dari penelitian sebelumnya (Annissa, 2007; Atika, 2008), telah dilakukan fungsionalisasi PE
dengan asam akrilat (AA) menggunakan metode grafting (pencangkokan / penempelan) yang
diinisiasi oleh sinar gamma, untuk menghasilkan PE tergrafting AA (PE-g-AA). PE-g-AA
tersebut kemudian direaksikan dengan kitosan untuk menghasilkan PE yang telah mengikat
kitosan (PE-g-AA-kitosan). Berbagai faktor seperti pengaruh konsentrasi monomer, inisiator,
pelarut, dan uji daya tarik pada grafting (penempelan/pencakokan) AA ke PE telah dipelajari.
Uji pendahuluan mengenai daya antibakteri dari kitosan yang telah terikat pada PE terhadap
bakteri gram negatif juga telah dilakukan. Akan tetapi belum memberikan respon yang
begitu baik disebabkan berbagai hal yang menghalanginya antara lain jumlah AA tergrafting
pada PE yang belum merata (homogen), dan daya tahan PE yang menurun dengan
meningkatnya kitosan yang terikat pada PE-g-AA.
Kitosan adalah produk terdeasetilasi dari kitin, disebut juga dengan β-1,4-glukosamin (2
amino-2-dioksi-D-glukosa) (Daintith, 1990). Beberapa hasil penelitian menunjukkan kitosan
memiliki sifat sebagai penghambat pertumbuhan bakteri patogen seperti E. Coli (Huh et al.,
2000) dan anti oksidan (Sun et al., 2003). Tsai dan Su (1999) dalam Meidina dkk (2004)
melaporkan bahwa kitosan mempunyai efek bakterisidal terhadap E. Coli.
Salah satu jenis bakteri patogen seperti Escherichia coli dan Staphylococcus aureus banyak
ditemukan dalam air minum. E. coli termasuk jenis bakteri gram negatif, tidak mempunyai
spora, dan bersifat patogen. E. coli terdapat didalam saluran pencernaan manusia dan hewan
yang dapat mengakibatkan berbagai penyakit seperti infeksi pada saluran pencernaan (Pelczar
dan Chan, 1986). Sedangkan Staphylococcus aureus termasuk jenis bakteri gram positif,
tidak berspora, dan bersifat patogen (Gupte, 1990). Bila jenis bakteri ini ditemukan dalam air
yang dikonsumsi maka dapat menyebabkan berbagai penyakit.
Dalam penelitian ini telah dilakukan uji aktivitas antibakteri dari PE, PE-g-AA, PE-g-AAkitosan terhadap bakteri E. coli dan S. aureus. Asam akrilat digrafting ke PE menggunakan
radiasi gamma sebagai inisiator. Karakterisasi polietilen tergrafting asam akrilat dan grafting
kitosan ke polietilen tergrafting asam akrilat dilakukan dengan spektroskopi inframerah (FTIR) untuk menentukan fungsionalitas PE, dengan SEM untuk mengetahui morfologi
permukaan PE dan dengan XRD untuk mengetahui kristalinitas PE sebelum dan setelah
mengikat kitosan.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk menguji reaktifitas gugus karboksilat dari asam akrilat
(AA) yang telah tergrafting pada polietilen (PE) terhadap kitosan dan uji aktivitas antibakteri
dari kitosan yang terikat pada polietilen terhadap bakteri patogen air seperti Escherichia coli
dan Staphylococcus aureus.
C. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang polietilen sebagai kemasan
makanan atau minuman yang memiliki aktivitas antibakteri terhadap bakteri Escherichia coli
dan Staphylococcus aureus, dan sebagai informasi awal menuju aplikasi praktis.