Pengendalian Biofilm Aeromonas hydrophila Pada Permukaan Sisik Ikan dan Plastik PVC Dengan Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat Perairan Tawar
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN
SENYAWA ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Oleh
DIANNITA HARAHAP
097030010/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN
SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA
BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister pada Program
Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh
DIANNITA HARAHAP
097030010/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas
hydrophila PADA PERMUKAAN SISIK IKAN
DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA
ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
Nama Mahasiswa
: DIANNITA HARAHAP
Nomor Induk Mahasiswa : 097030010
Program Studi
: Magister Biologi
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. It Jamilah, M.Sc
MS. NIP.19631012 199103 1 001
Dr. Ir. Herla Rusmarilin,
NIP.131420019
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed
NIP. 19660209 199203 1 003
Dr. Sutarman, M.Sc
NIP.19631026 199103 1 001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINILITAS
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN
SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA
BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah di
jelaskan sumber nya dengan benar.
Medan, 24 Agustus 2013
Diannita Harahap
097030010
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Diannita Harahap
: 097030010
: Magister Biologi
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
Pengendalian Biofilm Aeromonas hydrophila Pada Permukaan Sisik Ikan dan
Plastik PVC Dengan Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat Perairan
Tawar
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data,
menformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan
Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Agustus
2013
Diannita Harahap
097030010
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. It Jamilah, M.Sc
Anggota
: 1. Dr. Herla Rusmarilin, MP
2. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc
3. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc
Lulus Pada Tanggal 24 Agustus 2013
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Diannita Harahap, S.Pd, M.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Jayapura, 22 Maret 1987
Agama
: Islam
Nama Ayah
: Dian Bahri Harahap
Nama Ibu
: Hesti Yulianti
Nama Adik
: Dian Nirwana Harahap, S.Pd, M.Si
Rio Ferdiani Harahap, S. Pd
Ricky Harahap
Alamat
: Jl. Lapangan Golf Asrama Kodam I/BB Blok Anggrek H-12
Tuntungan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara 20353
e-mail
: diannitaharahap@yahoo.com
RIWAYAT PENDIDIKAN
SD
: SD Negeri Girirejo Magelang, Jawa Tengah tamat tahun 1998
SMP
: SLTP Negeri 9 Medan tamat tahun 2001
SMA
: SMU Kartika I-2 Medan tamat tahun 2004
Strata-1 : FMIPA Pendidikan Biologi UNIMED Sumatera Utara tamat tahun 2009
Strata-2 : FMIPA Biologi USU Medan tamat tahun 2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim,
Puji Syukur yang tak terhingga penulis ucapkan dengan segala kerendahan
hati dan diri kepada Allah SWT, Sang Khaliq yang senantiasa mencurahkan
segala nikmat Iman, Islam dan Ihsan, serta Shalawat dan salam kepada Rasulullah
Muhammad SAW sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian hingga
selesainya penulisan tesis dengan baik. Tesis ini berjudul “PENGENDALIAN
BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN SISIK IKAN DAN
PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM
LAKTAT PERAIRAN TAWAR”. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Magister Sains (M.Si) Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universias Sumatera Utara Medan.
Keberhasilan dari penelitian dan penulisan tesis ini tidak terlepas dari
bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dan
telah memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Pada kesempatan
ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga kepada :
Bapak Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed selaku Ketua Program
Studi Pascasarjana Biologi dan Ibu Dr. Suci Rahayu, M.Si selaku Wakil Program
Studi Pascasarjana Biologi beserta seluruh staf atas segala bantuan dan
kemudahan yang telah diberikan selama pendidikan.
Ibu Dr. It Jamilah, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Ibu Dr. Herla
Rusmarilin, M.S, selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar
meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan
petunjuk kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan tesis ini.
Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc dan Bapak Prof. Dwi Suryanto,
M.Sc selaku komisi penguji dalam memberikan koreksi, masukan serta saran
selama penyususunan tesis ini.
Universitas Sumatera Utara
Ibu Tuti Sumiati, S.Pi selaku peneliti Balai Riset Perikanan Budi Daya
Air Tawar, Bogor atas kontribusi, diskusi serta masukannya mengenai
permasalahan perikanan budi daya air tawar.
Kepala
laboratorium
Mikrobiologi
FMIPA
USU,
laboratorium
Mikrobiologi PTKI beserta staf yang atas segala bantuan dan kemudahan yang
telah diberikan selama penelitian.
Ayahanda Kapten Dian Bahri Harahap dan Ibunda Hesti Yulianti yang
selalu memberikan dukungan baik moril dan materil sehingga tugas akhir ini
dapat terlaksana dengan baik.
Kak Hendro Prayogi atas motivasi besar yang diberikan selama
menyelesaikan tesis ini. Sahabat seperjuangan tim penelitian yang selalu mengerti,
membantu, dan berbagi dalam suka dan duka, Dewi Rulia Br. Sitepu, M.Si,
Ulfayani Mayasari, M.Si dan Deswidya Hutauruk, S.Pd.
Adik-adik asisten laboratorium Mikrobiologi Ria Umeda, Mirza, Imam
Aulia, Nur Fadila, Aan serta seluruh saudara dan teman-teman yang selalu
mendoakan yang terbaik kepada penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu,
yang telah dengan sabar mendengarkan segala keluh kesah dan memberikan
masukannya kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan. Oleh karena
itu, kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca sangat diharapkan demi
kesempurnaan tesis ini. Akhir kata semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian
dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Medan, 24 Agustus 2013
Diannita Harahap
Universitas Sumatera Utara
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN
SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA
BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
ABSTRAK
Wabah penyakit bakteri berdampak terhadap penurunan mutu ikan segar dan
penyebab kematian berbagai jenis ikan tawar pada sistem akuakultur. A.
hydrophila ditemukan pada perairan tawar dalam bentuk biofilm sebagai
penyebab motil aeromonas septicemia (MAS). Penelitian ini bertujuan untuk
mengendalikan biofilm A. hydrophila dengan memanfaatkan senyawa
antimikroba bakteri asam laktat (BAL) yang diisolasi dari usus ikan Nila
Sumatera Utara. Isolasi BAL dari usus ikan Nila (Oreochromis niloticus)
dilakukan menggunakan media selektif deMan Rogosa Sharpe Agar (MRSA).
Seleksi untuk memperoleh kandidat probiotik dilakukan terhadap 21 isolat dengan
uji antagonis terhadap A. hydrophila dengan metode difusi cakram. Isolat
potensial dengan diameter zona hambat terbesar adalah isolat US6 yaitu 13,3 mm.
A. hydrophila membentuk biofilm dengan jumlah sel tertinggi pada permukaan
sisik ikan sebesar 10 log CFU/lempeng dan pada plastik PVC (Polyvinyl
Chloride) 8 log CFU/lempeng pada hari kelima. Pengendalian biofilm dilakukan
dengan senyawa antimikroba ekstrak kasar isolat US6 selama 1 jam. Sel yang
menempel dilepas dengan 0,5 g glass beads. Pengurangan jumlah sel pada
lempeng sisik ikan sebesar 4 log CFU/lempeng dan pada plastik PVC 2 log
CFU/lempeng. Ketahanan senyawa antimikroba diujikan terhadap berbagai pH,
suhu dan surfaktan. Kondisi asam dan basa divariasikan pada pH 2, 4, 6, 8 dan 10.
Senyawa antimikroba aktif pada kondisi pH 2 hingga pH 10 serta aktif hingga
suhu 80 oC. Penambahan EDTA dan Tween 80 mempengaruhi aktivitas senyawa
antimikroba dan diperoleh zona sebesar masing-masing sebesar 3 mm dan 5 mm.
Senyawa antimikroba BAL isolat US6 menghambat pertumbuhan sel biofilm A.
hydrophila pada sisik ikan dan lempeng plastik PVC.
Kata kunci : Biofilm, A. hydrophila, sisik dan plastik PVC, bakteri asam
laktat
Universitas Sumatera Utara
CONTROLLING BIOFILM OF Aeromonas hydrophila ON FISH SCALES
AND PLASTICS PVC SURFACES WITH ANTIMICROBIAL
COMPOUNDS LACTIC ACID BACTERIA FROM
FRESHWATER
ABSTRACT
Outbreaks of bacterial diseases could affect on degradation of freshwater fish and
cause of death of many species of freshwater fish in aquaculture systems. A.
hydrophila found in freshwater in the form of biofilms and cause of Motile
Aeromonas Septicemia (MAS). To overcome of this pathogens attack, a possible
attack effective way to make use of lactic acid bacteria (LAB) as a probiotic
agent. Controlling biofilm A. hydrophila has been done starting with LAB
isolation in waters, the selection of potential isolates in inhibiting biofilm cells of
A. hydrophila and the control of on fish scales and plastic PVC using a crude
extract of LAB antimicrobial compounds. LAB was isolated from intestinal Nile
Tilapia (Oreochromis niloticus) using selective media deMan Rogosa Sharpe
Agar (MRSA). Selection of potential LAB as candidate probiotics was conducted
from antagonistic test against A. hydrophila. Isolate US6 was found as potensial
biocontrol agent which should the highest inhibition zone of 13.3 mm. Biofilm
with the highest number of cells on the surface of the fish scales by 10 log
CFU/chip and the plastic PVC (Polyvinyl Chloride) 8 log CFU/chip on the fifth
day. Controlling biofilms was perform had been done with antimicrobial
compounds in crude extract US6 isolate for 1 hour contact time. Cells were
removed with 0.5 g of glass beads. Reduction in the number of cells on the plate
of fish scales by 4 log CFU/chip and the plastic PVC 2 log CFU/chip.
Characterization of antimicrobial compounds was tested to by its resistance to pH,
temperature and surfactants. Antimicrobial compound was active as pH range of 2
to 10 and actives in temperature 80 oC. The addition of EDTA and Tween 80 that
showed by activity in inhibiting clear zone 3 mm and 5 mm. It could be
concluded that the antimicrobial compound of lactic acid bacteria inhibits biofilm
A. hydrophila on fish scales and PVC plastic.
Keywords:Biofilm, A. hydrophila, fish scales and plastics PVC, lactic acid
bacteria
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
i
iii
iv
v
vii
viii
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1
3
3
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1
5
2.2
2.3
2.4
2.5
BAB III
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Bakteri Asam Laktat (BAL) sebagai
Probiotik Perairan Tawar
Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat
Biofilm Bakteri
Motil Aeromonas Septicemia (MAS)
Pengendalian Biofilm Bakteri
7
9
12
14
METODOLOGI PENELITIAN
16
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
16
16
17
17
17
18
18
18
19
19
20
20
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
Waktu dan Lokasi
Bahan dan Alat
Rancangan Percobaan
Isolasi Bakteri Asam Laktat
Seleksi Bakteri Asam Laktat Potensial
Identifikasi Bakteri Asam Laktat Potensial
3.6.1 Pengamatan Morfologi
3.6.2. Uji Katalase
Pertumbuhan Isolat Bakteri Asam Laktat
Pembentukan Biofilm A. hydrophila
Produksi Senyawa Antimikroba
Pengendalian Biofilm A. hydrophila
Universitas Sumatera Utara
3.11. Pengaruh pH, Suhu dan Surfaktan Terhadap Aktivitas
senyawa antimikroba
3.11.1.Pengaruh pH
3.11.2 Pengaruh Suhu
3.11.3 Pengaruh Surfaktan
21
21
21
21
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
23
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
41
DAFTAR PUSTAKA
42
LAMPIRAN
L-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1
Kerusakan organ dan gejala yang ditimbulkan
akibat serangan patogen primer A. hydrophyla
13
Tabel 2
Pengamatan karakteristik bakteri asam laktat
sumber isolasi usus ikan (US), air kolam (AK)
dan sedimen kolam (EK)
23
Tabel 3
Rata-rata zona hambat isolat BAL terhadap media
MHA pada suhu 28 oC dan waktu inkubasi 48 jam
24
Tabel 4
Hasil uji produksi asam dari berbagai karbohidrat
29
Tabel 5
Rata-rata jumlah sel biofilm A. hydrophila pada
lempeng sisik ikan dan plastik PVC pada media
NB selama waktu inkubasi 1, 3 dan 5 hari pada
kepadatan sel awal 10 8 CFU/mL
31
Tabel 6
Rata-rata jumlah sel biofilm A. hydrophila
sebelum dan setelah kontak 1 jam dengan senyawa
antimikroba ektrak kasar isolat BAL US6
34
Tabel 7
Rata-rata zona hambat senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL US6 terhadap A. hydrophila
dengan variasi pH pada suhu inkubasi 28 oC
selama 48 jam pada media MHA
35
Tabel 8.
Rata-rata zona hambat senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL US6 dengan beberapa
variasi suhu selama 15 menit terhadap A. hydrophila
37
Tabel 9. Rata-rata zona hambat senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL US6 terhadap A. hydrophila
dengan surfaktan pada suhu inkubasi 28 oC
selama 48 jam pada media MHA
39
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Infeksi A. hydrophila pada ikan Nila merah
14
Gambar 2 Zona hambat isolat BAL terhadap A. hydrophila
kategori baik hingga kuat
26
Gambar 3 Pewarnaan Gram isolat US6 BAL
27
Gambar 4 Grafik pertumbuhan isolat potensial BAL
US6 pada media Nutrient Broth (NB) pada
suhu 28 oC selama 24 jam dengan panjang
gelombang 600 nm.
30
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1
Bagan Alir Penelitian
L-1
Lampiran 2
Alur kerja Isolasi Bakteri Asam Laktat
L-2
Lampiran 3
Alur Kerja Seleksi BAL Potensial Terhadap
A. Hydrophila
L-3
Lampiran 4
Alur Kerja Identifikasi Bakteri Asam Laktat
dari Usus Ikan Air Tawar
L-4
Lampiran 5
Alur Kerja Pertumbuhan BAL Potensial
L-5
Lampiran 6
Pembentukan Sel Biofilm A. hydrophila
pada Permukaan Sisik dan Plastik PVC
L-6
Lampiran 7
Alur kerja Produksi Senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL
L-7
Lampiran 8
Pengendalian Biofilm A. hydrophila
L-8
Lampiran 9
Karakterisasi Pengaruh pH
L-9
Lampiran 10 Karakterisasi Pengaruh Suhu
L-10
Lampiran 11 Karakterisasi Surfaktan
L-11
Lampiran 12 Foto Penelitian
L-12
Universitas Sumatera Utara
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN
SENYAWA ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Oleh
DIANNITA HARAHAP
097030010/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN
SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA
BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister pada Program
Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh
DIANNITA HARAHAP
097030010/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
: PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas
hydrophila PADA PERMUKAAN SISIK IKAN
DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA
ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
Nama Mahasiswa
: DIANNITA HARAHAP
Nomor Induk Mahasiswa : 097030010
Program Studi
: Magister Biologi
Fakultas
: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. It Jamilah, M.Sc
MS. NIP.19631012 199103 1 001
Dr. Ir. Herla Rusmarilin,
NIP.131420019
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed
NIP. 19660209 199203 1 003
Dr. Sutarman, M.Sc
NIP.19631026 199103 1 001
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINILITAS
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN
SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA
BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah di
jelaskan sumber nya dengan benar.
Medan, 24 Agustus 2013
Diannita Harahap
097030010
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
di bawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Diannita Harahap
: 097030010
: Magister Biologi
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
Pengendalian Biofilm Aeromonas hydrophila Pada Permukaan Sisik Ikan dan
Plastik PVC Dengan Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat Perairan
Tawar
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data,
menformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan
Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Agustus
2013
Diannita Harahap
097030010
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Dr. It Jamilah, M.Sc
Anggota
: 1. Dr. Herla Rusmarilin, MP
2. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc
3. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc
Lulus Pada Tanggal 24 Agustus 2013
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap berikut gelar : Diannita Harahap, S.Pd, M.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Jayapura, 22 Maret 1987
Agama
: Islam
Nama Ayah
: Dian Bahri Harahap
Nama Ibu
: Hesti Yulianti
Nama Adik
: Dian Nirwana Harahap, S.Pd, M.Si
Rio Ferdiani Harahap, S. Pd
Ricky Harahap
Alamat
: Jl. Lapangan Golf Asrama Kodam I/BB Blok Anggrek H-12
Tuntungan, Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara 20353
: diannitaharahap@yahoo.com
RIWAYAT PENDIDIKAN
SD
: SD Negeri Girirejo Magelang, Jawa Tengah tamat tahun 1998
SMP
: SLTP Negeri 9 Medan tamat tahun 2001
SMA
: SMU Kartika I-2 Medan tamat tahun 2004
Strata-1 : FMIPA Pendidikan Biologi UNIMED Sumatera Utara tamat tahun 2009
Strata-2 : FMIPA Biologi USU Medan tamat tahun 2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim,
Puji Syukur yang tak terhingga penulis ucapkan dengan segala kerendahan
hati dan diri kepada Allah SWT, Sang Khaliq yang senantiasa mencurahkan
segala nikmat Iman, Islam dan Ihsan, serta Shalawat dan salam kepada Rasulullah
Muhammad SAW sehingga penulis mampu menyelesaikan penelitian hingga
selesainya penulisan tesis dengan baik. Tesis ini berjudul “PENGENDALIAN
BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN SISIK IKAN DAN
PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM
LAKTAT PERAIRAN TAWAR”. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Magister Sains (M.Si) Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universias Sumatera Utara Medan.
Keberhasilan dari penelitian dan penulisan tesis ini tidak terlepas dari
bantuan berbagai pihak yang terlibat secara langsung maupun tidak langsung dan
telah memberikan dukungan baik secara moril maupun materil. Pada kesempatan
ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga kepada :
Bapak Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed selaku Ketua Program
Studi Pascasarjana Biologi dan Ibu Dr. Suci Rahayu, M.Si selaku Wakil Program
Studi Pascasarjana Biologi beserta seluruh staf atas segala bantuan dan
kemudahan yang telah diberikan selama pendidikan.
Ibu Dr. It Jamilah, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Ibu Dr. Herla
Rusmarilin, M.S, selaku dosen pembimbing II yang telah dengan sabar
meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya serta memberikan masukan, saran, dan
petunjuk kepada penulis dalam melakukan penelitian dan penyusunan tesis ini.
Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc dan Bapak Prof. Dwi Suryanto,
M.Sc selaku komisi penguji dalam memberikan koreksi, masukan serta saran
selama penyususunan tesis ini.
Universitas Sumatera Utara
Ibu Tuti Sumiati, S.Pi selaku peneliti Balai Riset Perikanan Budi Daya
Air Tawar, Bogor atas kontribusi, diskusi serta masukannya mengenai
permasalahan perikanan budi daya air tawar.
Kepala
laboratorium
Mikrobiologi
FMIPA
USU,
laboratorium
Mikrobiologi PTKI beserta staf yang atas segala bantuan dan kemudahan yang
telah diberikan selama penelitian.
Ayahanda Kapten Dian Bahri Harahap dan Ibunda Hesti Yulianti yang
selalu memberikan dukungan baik moril dan materil sehingga tugas akhir ini
dapat terlaksana dengan baik.
Kak Hendro Prayogi atas motivasi besar yang diberikan selama
menyelesaikan tesis ini. Sahabat seperjuangan tim penelitian yang selalu mengerti,
membantu, dan berbagi dalam suka dan duka, Dewi Rulia Br. Sitepu, M.Si,
Ulfayani Mayasari, M.Si dan Deswidya Hutauruk, S.Pd.
Adik-adik asisten laboratorium Mikrobiologi Ria Umeda, Mirza, Imam
Aulia, Nur Fadila, Aan serta seluruh saudara dan teman-teman yang selalu
mendoakan yang terbaik kepada penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu,
yang telah dengan sabar mendengarkan segala keluh kesah dan memberikan
masukannya kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan. Oleh karena
itu, kritik dan saran yang membangun dari pihak pembaca sangat diharapkan demi
kesempurnaan tesis ini. Akhir kata semoga tesis ini bermanfaat bagi penelitian
dan kemajuan ilmu pengetahuan untuk masa yang akan datang.
Medan, 24 Agustus 2013
Diannita Harahap
Universitas Sumatera Utara
PENGENDALIAN BIOFILM Aeromonas hydrophila PADA PERMUKAAN
SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIMIKROBA
BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
ABSTRAK
Wabah penyakit bakteri berdampak terhadap penurunan mutu ikan segar dan
penyebab kematian berbagai jenis ikan tawar pada sistem akuakultur. A.
hydrophila ditemukan pada perairan tawar dalam bentuk biofilm sebagai
penyebab motil aeromonas septicemia (MAS). Penelitian ini bertujuan untuk
mengendalikan biofilm A. hydrophila dengan memanfaatkan senyawa
antimikroba bakteri asam laktat (BAL) yang diisolasi dari usus ikan Nila
Sumatera Utara. Isolasi BAL dari usus ikan Nila (Oreochromis niloticus)
dilakukan menggunakan media selektif deMan Rogosa Sharpe Agar (MRSA).
Seleksi untuk memperoleh kandidat probiotik dilakukan terhadap 21 isolat dengan
uji antagonis terhadap A. hydrophila dengan metode difusi cakram. Isolat
potensial dengan diameter zona hambat terbesar adalah isolat US6 yaitu 13,3 mm.
A. hydrophila membentuk biofilm dengan jumlah sel tertinggi pada permukaan
sisik ikan sebesar 10 log CFU/lempeng dan pada plastik PVC (Polyvinyl
Chloride) 8 log CFU/lempeng pada hari kelima. Pengendalian biofilm dilakukan
dengan senyawa antimikroba ekstrak kasar isolat US6 selama 1 jam. Sel yang
menempel dilepas dengan 0,5 g glass beads. Pengurangan jumlah sel pada
lempeng sisik ikan sebesar 4 log CFU/lempeng dan pada plastik PVC 2 log
CFU/lempeng. Ketahanan senyawa antimikroba diujikan terhadap berbagai pH,
suhu dan surfaktan. Kondisi asam dan basa divariasikan pada pH 2, 4, 6, 8 dan 10.
Senyawa antimikroba aktif pada kondisi pH 2 hingga pH 10 serta aktif hingga
suhu 80 oC. Penambahan EDTA dan Tween 80 mempengaruhi aktivitas senyawa
antimikroba dan diperoleh zona sebesar masing-masing sebesar 3 mm dan 5 mm.
Senyawa antimikroba BAL isolat US6 menghambat pertumbuhan sel biofilm A.
hydrophila pada sisik ikan dan lempeng plastik PVC.
Kata kunci : Biofilm, A. hydrophila, sisik dan plastik PVC, bakteri asam
laktat
Universitas Sumatera Utara
CONTROLLING BIOFILM OF Aeromonas hydrophila ON FISH SCALES
AND PLASTICS PVC SURFACES WITH ANTIMICROBIAL
COMPOUNDS LACTIC ACID BACTERIA FROM
FRESHWATER
ABSTRACT
Outbreaks of bacterial diseases could affect on degradation of freshwater fish and
cause of death of many species of freshwater fish in aquaculture systems. A.
hydrophila found in freshwater in the form of biofilms and cause of Motile
Aeromonas Septicemia (MAS). To overcome of this pathogens attack, a possible
attack effective way to make use of lactic acid bacteria (LAB) as a probiotic
agent. Controlling biofilm A. hydrophila has been done starting with LAB
isolation in waters, the selection of potential isolates in inhibiting biofilm cells of
A. hydrophila and the control of on fish scales and plastic PVC using a crude
extract of LAB antimicrobial compounds. LAB was isolated from intestinal Nile
Tilapia (Oreochromis niloticus) using selective media deMan Rogosa Sharpe
Agar (MRSA). Selection of potential LAB as candidate probiotics was conducted
from antagonistic test against A. hydrophila. Isolate US6 was found as potensial
biocontrol agent which should the highest inhibition zone of 13.3 mm. Biofilm
with the highest number of cells on the surface of the fish scales by 10 log
CFU/chip and the plastic PVC (Polyvinyl Chloride) 8 log CFU/chip on the fifth
day. Controlling biofilms was perform had been done with antimicrobial
compounds in crude extract US6 isolate for 1 hour contact time. Cells were
removed with 0.5 g of glass beads. Reduction in the number of cells on the plate
of fish scales by 4 log CFU/chip and the plastic PVC 2 log CFU/chip.
Characterization of antimicrobial compounds was tested to by its resistance to pH,
temperature and surfactants. Antimicrobial compound was active as pH range of 2
to 10 and actives in temperature 80 oC. The addition of EDTA and Tween 80 that
showed by activity in inhibiting clear zone 3 mm and 5 mm. It could be
concluded that the antimicrobial compound of lactic acid bacteria inhibits biofilm
A. hydrophila on fish scales and PVC plastic.
Keywords:Biofilm, A. hydrophila, fish scales and plastics PVC, lactic acid
bacteria
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR
ABSTRAK
ABSTRACT
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
i
iii
iv
v
vii
viii
ix
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1
3
3
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1
5
2.2
2.3
2.4
2.5
BAB III
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Bakteri Asam Laktat (BAL) sebagai
Probiotik Perairan Tawar
Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat
Biofilm Bakteri
Motil Aeromonas Septicemia (MAS)
Pengendalian Biofilm Bakteri
7
9
12
14
METODOLOGI PENELITIAN
16
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
16
16
17
17
17
18
18
18
19
19
20
20
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
Waktu dan Lokasi
Bahan dan Alat
Rancangan Percobaan
Isolasi Bakteri Asam Laktat
Seleksi Bakteri Asam Laktat Potensial
Identifikasi Bakteri Asam Laktat Potensial
3.6.1 Pengamatan Morfologi
3.6.2. Uji Katalase
Pertumbuhan Isolat Bakteri Asam Laktat
Pembentukan Biofilm A. hydrophila
Produksi Senyawa Antimikroba
Pengendalian Biofilm A. hydrophila
Universitas Sumatera Utara
3.11. Pengaruh pH, Suhu dan Surfaktan Terhadap Aktivitas
senyawa antimikroba
3.11.1.Pengaruh pH
3.11.2 Pengaruh Suhu
3.11.3 Pengaruh Surfaktan
21
21
21
21
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
23
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
41
DAFTAR PUSTAKA
42
LAMPIRAN
L-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1
Kerusakan organ dan gejala yang ditimbulkan
akibat serangan patogen primer A. hydrophyla
13
Tabel 2
Pengamatan karakteristik bakteri asam laktat
sumber isolasi usus ikan (US), air kolam (AK)
dan sedimen kolam (EK)
23
Tabel 3
Rata-rata zona hambat isolat BAL terhadap media
MHA pada suhu 28 oC dan waktu inkubasi 48 jam
24
Tabel 4
Hasil uji produksi asam dari berbagai karbohidrat
29
Tabel 5
Rata-rata jumlah sel biofilm A. hydrophila pada
lempeng sisik ikan dan plastik PVC pada media
NB selama waktu inkubasi 1, 3 dan 5 hari pada
kepadatan sel awal 10 8 CFU/mL
31
Tabel 6
Rata-rata jumlah sel biofilm A. hydrophila
sebelum dan setelah kontak 1 jam dengan senyawa
antimikroba ektrak kasar isolat BAL US6
34
Tabel 7
Rata-rata zona hambat senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL US6 terhadap A. hydrophila
dengan variasi pH pada suhu inkubasi 28 oC
selama 48 jam pada media MHA
35
Tabel 8.
Rata-rata zona hambat senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL US6 dengan beberapa
variasi suhu selama 15 menit terhadap A. hydrophila
37
Tabel 9. Rata-rata zona hambat senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL US6 terhadap A. hydrophila
dengan surfaktan pada suhu inkubasi 28 oC
selama 48 jam pada media MHA
39
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Infeksi A. hydrophila pada ikan Nila merah
14
Gambar 2 Zona hambat isolat BAL terhadap A. hydrophila
kategori baik hingga kuat
26
Gambar 3 Pewarnaan Gram isolat US6 BAL
27
Gambar 4 Grafik pertumbuhan isolat potensial BAL
US6 pada media Nutrient Broth (NB) pada
suhu 28 oC selama 24 jam dengan panjang
gelombang 600 nm.
30
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1
Bagan Alir Penelitian
L-1
Lampiran 2
Alur kerja Isolasi Bakteri Asam Laktat
L-2
Lampiran 3
Alur Kerja Seleksi BAL Potensial Terhadap
A. Hydrophila
L-3
Lampiran 4
Alur Kerja Identifikasi Bakteri Asam Laktat
dari Usus Ikan Air Tawar
L-4
Lampiran 5
Alur Kerja Pertumbuhan BAL Potensial
L-5
Lampiran 6
Pembentukan Sel Biofilm A. hydrophila
pada Permukaan Sisik dan Plastik PVC
L-6
Lampiran 7
Alur kerja Produksi Senyawa antimikroba
ekstrak kasar BAL
L-7
Lampiran 8
Pengendalian Biofilm A. hydrophila
L-8
Lampiran 9
Karakterisasi Pengaruh pH
L-9
Lampiran 10 Karakterisasi Pengaruh Suhu
L-10
Lampiran 11 Karakterisasi Surfaktan
L-11
Lampiran 12 Foto Penelitian
L-12
Universitas Sumatera Utara