Pembuatan Kitosan Nanopartikel Dari Cangkang Belangkas (Tachypleus gigas) Dengan Tripolifosfat Yang Bermuatan Ion Logam Zn2+ Untuk Uji Aktivitas Bakteri
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kitosan
Kitosan adalah poli-(2-amino-2-deoksi-β(1-4)-D-glukopiranosa) dengan rumus
molekul (C6H11NO4)n yang diperoleh dari deasetilasi kitin. Kitosan juga dijumpai
secara alamiah di beberapa organisme (Sugita, 2009).
CH2OH
O
OH
O
NH2
n
Gambar 2.1 Struktur Kitosan
(Mardliyati, 2010).
Proses deasetilasi kitosan dapat dilakukan dengan cara kimiawi maupun
enzimatik. Proses kimiawi menggunakan basa misalnya NaOH dan dapat
menghasilkan kitosan dengan derajat deasetilasi yang tinggi, yaitu mencapai 8593%. Namun proses kimiawi menghasilkan kitosan dengan bobot molekul yang
beragam dan deasetilasinya juga sangat acak, sehingga sifat fisik dan kimia
kitosan tidak seragam. Selain itu proses kimiawi juga dapat menimbulkan
pencemaran lingkungan, sulit dikendalikan, dan melibatkan banyak reaksi
samping yang dapat menurunkan rendemen. Proses enzimatik dapat menutupi
kekurangan proses kimiawi. Pada dasarnya deasetilasi secara enzimatik bersifat
selektif dan tidak merusak struktur rantai kitosan, sehingga menghasilkan kitosan
Universitas Sumatera Utara
dengan karakteristik yang lebih seragam agar dapat memperuas bidang
aplikasinya (Sugita, 2009).
2.1.1 Sifat Fisika-Kimia Kitosan
Sifat dan penampilan produk kitosan dipengaruhi oleh perbedaan kondisi seperti
jenis pelarut, konsentrasi, waktu, dan suhu proses ekstraksi. Kitosan dapat
diperoleh dengan berbagai macam bentuk morfologi diantaranya struktur yang
tidak teratur, bentuknya kristalin atau semikristalin (Harianingsih, 2010).
Kitosan merupakan padatan amorf yang berwarna putih kekuningan
dengan rotasi spesifik [α]D11 -3 hingga -10o (pada konsentrasi asam asetat 2%).
Kitosan larut pada kebanyakan larutan asam organik pada pH sekitar 4,0, tetapi
tidak larut pada pH lebih besar dari 6,5, juga tidak larut dalam pelarut air, alkohol,
dan aseton. Dalam asam mineral pekat seperti HCl dan HNO3, kitosan larut pada
konsentrasi 0,15-1,1%, tetapi tidak larut pada konsentrasi 10%. Kitosan tidak larut
dalam H2SO4 pada berbagai konsentrasi, sedangkan di dalam H3PO4 tidak larut
pada konsentrasi 1% sementara pada konsentrasi 0,1% sedikit larut. Perlu kita
ketahui, bahwa kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul, derajat
deasetilasi, dan rotasi spesifiknya yang beragam bergantung pada sumber dan
metode isolasi serta transformasinya (Sugita, 2009).
Kitosan
mempunyai
sifat
spesifik
yaitu
adanya
sifat
bioaktif,
biokompatibel, pengkelat, anti bakteri dan dapat terbiodegradasi. Kualitas kitosan
dapat dilihat dari sifat intrinsiknya, yaitu kemurniannya, massa molekul, dan
derajat deasetilasi. Umumnya kitosan mempunyai derajat deasetilasi 75-100%.
Massa molekul kitosan dan distribusinya berpengaruh terhadap sifat-sifat fisikakimia polisakarida, seperti sifat reologi kitosan, fleksibilitas rantai. Derajat
deasetilasi dan massa molekul kitosan hasil deasetilasi kitin pada dasarnya
dipengaruhi oleh konsentrasi alkali/basa, rasio larutan terhadap padatan, suhu, dan
waktu reaksi, lingkungan/kondisi reaksi selama deasetilasi. Konsentrasi alkali,
Universitas Sumatera Utara
rasio padatan dan larutan yang tinggi dapat memfasilitasi proses deasetilasi
menghasilkan kitosan yang memiliki siaft fisiko-kimia yang memenuhi syarat
untuk berbagai aplikasi (Ramadhan, dkk. 2010).
2.1.2 Kegunaan kitosan
Kitosan telah dimanfaatkan dalam berbagai keperluan industri seperti industri
kertas dan tekstil sebagai zat aditif, industri pembungkus makanan berupa film
khusus, industri metalurgi sebagai adsorban untuk ion-ion metal, industri kulit
untuk perekat, photografi, industri cat sebagai koagulan, pensuspensi, dan
flokulasi, serta industri makanan sebagai aditif dan penghasil protein tunggal
(Suptijah, dkk. 1992).
Di bidang industri, kitosan berperan antara lain sebagai koagulan
polielektrolit pengolahan limbah cair, pengikat dan penyerap ion logam,
mikroorganisme, mikroalga, pewarna, residu pestisida, lemak, tannin, PCB
(
poliklorinasi bifenil ), mineral dan asam organik, media kromatografi afinitas gel
dan pertukaran ion, penyalut berbagai serat alami dan sintetik, pembentuk film
dan membrane mudah terurai, meningkatkan kualitas kertas, pulp dan produk
tekstil. Sementara dibidang pertanian dan pangan, kitin dan kitosan digunakan
antara lain untuk pencampur ransum pakan ternak, antimikroba, antijamur, serat
bahan pangan, penstabil, pembawa zat aditif makanan, flavor, zat gizi, pestisida,
herbisida, virusida tanaman, dan deasedifikasi buah-buahan, sayuran dan
penjernih sari buah. Fungsinya sebagai antimikroba dan antijamur juga diterapkan
di bidang kedokteran. Kitin dan kitosan dapat mencegah pertumbuhan Candida
albicans dan Staphvlacoccus aureus. Selain itu, biopolimer tersebut juga berguna
sebagai antikoagulan, antitumor, antivirus, penambahan dalam obat pembuluh
darah-kulit dan ginjal sintetik, bahan pembuat lensa kontak, aditif kosmetik,
membran dialisis, bahan shampoo dan kondisioner rambut, penstabil liposome,
bahan ortopedik, pembalut luka dan benang bedah yang mudah diserap, serta
mempertinggi daya kekebalan, dan antiinfeksi (Sugita, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Karena adanya gugus amino, kitosan merupakan polielektrolit kationik
(pKa = 6,5), hal yang sangat jarang terjadi secara alami. Karena sifatnya yang
basa ini, maka kitosan :
a. Dapat larut dalam media asam encer membentuk larutan kental, sehingga
dapat digunakan untuk pembuatan gel dalam beberapa variasi konfigurasi
seperti butiran, membran, pelapis kapsul, serat dan spons.
b. Membentuk kompleks yang tidak larut dalam air dengan polielektrolit
anion yang dapat juga digunakan untuk pembuatan butiran gel, kapsul dan
membran.
c.
Dapat digunakan sebagai pengkelat ion logam berat dimana gelnya
menyediakan sistem proteksi terhadap efek destruksi dari ion (Kaban,
2009).
2.1.3 Sifat Antibakteri Kitosan dan Turunannya
Sifat yang penting dari kitosan adalah muatan positif dalam larutan yang bersifat
asam. Hal ini disebabkan terdapatnya amin primer pada molekul kitosan yang
mengikat proton mnurut persamaan :
Chit-NH2 + H3O+ → Chit-NH3+ + H2O
Harga pKa untuk persamaan di atas sekitar 6,3. Kitosan larut apabila lebih dari
50% dari gugus asam amino diprotonasi, sehingga kelarutan dari pembuatan
kitosan kebanyakan menurun dengan tajam pada saat pH larutan naik di atas 6,06,5. Konsentrasi yang larut maksimum bervariasi untuk kitosan yang berbeda tapi
pada umumnya sekitar 10-20 gl-1 (Varum, 1994).
Salah satu pemanfaatan kitosan dalam bidang farmasi adalah kitosan dapat
berperan sebagai antibakteri. Kemampuan antibakteri kitosan diakibatkan
terdapatnya gugus NH3 glukosamin yang mampu berinteraksi dengan permukaan
sel bakteri yang bermuatan negatif sehingga dapat mengganggu pertumbuhan
bakteri. Kitosan sangat potensial sebagai antibakteri karena senyawa ini
Universitas Sumatera Utara
merupakan polimer alami hasil senyawa turunan kitin sehingga diharapkan aman
bagi manusia (Henry, 2007).
Aktivitas antibakteri kitosan berkorelasi erat dengan karakteristik
permukaan sel mikroba tersebut. Hal ini dikarenakan muatan positif yang berasal
gugus asam amino dalam suasana pH asam (dibawah 6,5) yang menyebabkan
depolarisasi membran seluler mikroba sebagai akibat terganggunya integritas
dinding sel dari hubungan molekul yang menyebabkan kematian bagi mikroba.
Kitosan bersifat antimikroba terhadap berbagai jenis organisme target. Aktifitas
sangat bervariasi dengan tipe dari kitosan, organisme target dan lingkungan
dimana dilakukan aplikasi (Allan & Hadwiger, 1979).
2.2 Kitosan Nanopartikel
Nano kitosan yaitu kitosan yang memiliki pertikel yang berbentuk padat dengan
ukuran sekitar 10 – 1000 nm. Kitosan dalam bentuk nanopartikel ini pun bersifat
netral, tidak toksik, dan memiliki stabilitas yang konstan. Nanopartikel ini
digunakan dalam berbagai aplikasi yang sangat tidak invasive. Dalam sistem
pengantaran obat, nanopartikel berperan sebagai pembawa (carrier) dengan cara
melarutkan, menjebak, mengenkapsulasi, atau menempelkan obat di dalam
matriksnya. Baru-baru ini, nanopartikel yang berasal dari bahan polimer
digunakan sebagai sistem pengantaran obat yang potensial karena kemampuan
penyebarannya di dalam organ tubuh selama waktu tertentu, dan kemampuannya
untuk mengantarkan protein atau peptida (Mohanraj, 2006).
Sekarang ini, banyak ahli-ahli menggunakan kitosan dengan nano
teknologi, You Shan Szeto dan Zhigang Hu untuk menyiapkan nanopartikel
dimana kitosan dilarutkan dalam asam lemah kemudian ditambahkan larutan yang
bersifat basa seperti amoniak, natrium hidroksida atau kalium hidroksida
kemudian distirer dengan kecepatan 300 rpm sehingga diperoleh gel kitosan putih
Universitas Sumatera Utara
dan dibilas dengan aquades sampai netral kemudian ditempatkan pada ultrasonic
bath untuk memecah partikel gel kitosan menjadi lebih kecil (Szeto, 2007).
Sebagian ahli juga mencoba metode lain untuk menyiapkan kitosan nano
dengan menambahkan larutan tripoliposfat kedalam larutan kitosan sehingga
diperoleh emulsi kitosan sambil distirer dengan kecepatan 1200 rpm kemudian
emulsi di buat pH 3,5 dengan menambahkan asam asetat hasilnya akan berupa
suspensi kitosan (Cheung, 2008).
2.3 Natrium Tripolifosfat
Natrium tripolifosfat adalah zat anorganik yang mempunyai rumus Na5P3O10 dan
mempunyai berat molekul 367,864. Natrium tripolifosfat adalah garam natrium
dari polifosfat penta anion yang berbentuk bubuk putih dan merupakan konjugat
basa trifosforic asam. Memiliki kelarutan dalam air 14.5 g/100 mL dan densitas
2.52 g/cm3. Digunakan sebagai komponen dari berbagai produk industri seperti
detergen. Natrium tripolifosfat dihasilkan dengan memanaskan campuran
stoikiometri dinatrium fosfat (Na2HPO4) dan monosodium fosfat (NaH2PO4) pada
kondisi yang dikendalikan secara hati-hati.
2 Na2HPO4 + NaH2PO4 → Na5P3O10 + H2O
(Sagala, 2012).
Pembentukan ikatan silang ionik salah satunya dapat dilakukan dengan
menggunakan senyawa tripolifosfat. Tripolifosfat dianggap sebagai zat pengikat
silang yang paling baik. Campuran polimer kitosan dengan polianion sodium
tripoliposfat yang menghasilkan interaksi antara muatan positif (Mohanraj, 2006).
Shu dan Zhu (2002) melaporkan bahwa penggunaan tripolifosfat untuk
pembentukan gel kitosan dapat meningkatkan mekanik dari gel yang terbentuk.
Hal ini karena tripolifosfat memiliki rapatan muatan negatif yang tinggi sehingga
interaksi dengan polikationik kitosan akan lebih besar.
Universitas Sumatera Utara
2.4 Logam Seng (Zn)
Zink adalah logam yang berwarna putih-kebiruan, logam ini cukup mudah
ditempa dan liat pada suhu 110-150oC. Zink melebur pada 410oC dan mendididih
pada 906oC. Logamnya yang murni melarut lambat sekali dalam asam (Svehla,
1979).
Zink merupakan salah satu dari golongan logam esensial yang terdapat
pada kebanyakan makanan khususnya makanan yang kadar proteinnya tinggi
seperti kerang dan makanan-makanan laut. Zink dapat menimbulkan efek toksik
bila dikonsumsi pada dosis tinggi. Zink tidak bersifat toksik pada manusia jika
dikonsumsi 1 gram/hari tetapi berbahaya jika dikonsumsi lebih dari 10 gram/hari.
Pada manusia seng merupakan unsur yang terlibat dalam sejumlah besar enzim
yang mengkatalisis reaksi metabolik yang vital. Karena fasilitasnya yang
digunakan dalam sintesis DNA dan RNA dan partisipasinya dalam metabolisme
protein (Darmono, 1995).
2.5 Ultrasonik Bath
Ultrasonic menggunakan gelombang suara dengan frekuensi tinggi untuk proses
agitasi dalam larutan. Kavitasi gelembung disebabkan oleh proses agitasi pada
kontaminan yang terdapat dalam substrat. Proses ini juga berguna dalam blindhole, peretakan dan peredaman (Todd, 1970). Proses degradasi bergantung kepada
berat molekul, yaitu molekul dengan rantai panjang lebih utama dihilangkan dan
polidispersitas polimer berubah. Dengan demikian degradasi dapat digunakan
sebagai proses tambahan sebagai parameter dalam mengontrol distribusi berat
molekul. Produk utama degradasi diperoleh ketika bahan radikal yang timbul dari
kerusakan ikatan homolytic sepanjang rantai (Tabata, 1980).
Proses degradasi lebih cepat dengan berat molekul lebih rendah pada
temperatur yang lebih rendah dalam larutan dengan pelarut yang memiliki
Universitas Sumatera Utara
volatilitas yang lebih rendah juga. Sonikasi pada suhu yang lebih tinggi atau
dalam pelarut yang mudah menguap menghasilkan uap lebih banyak masuk ke
gelembung dan terjadi penurunan pelunakan sehingga tingkat kekerasannya
berkurang. Dalam larutan encer rantai polimer tidak terjerat dan bebas untuk
bergerak dalam daerah aliran sekitar gelembung. Degradasi lebih efisien pada
intensitas ultrasonik yang lebih tinggi karena semakin banyak jumlah gelembung
dengan jari-jari yang lebih besar (Suslick & Price, 1999).
Efek kimia dari gelombang ultrasonik, tidak secara langsung berinteraksi
dengan molekul-molekul untuk menginduksi suatu perubahan kimiawi. Ini karena
panjang gelombang ultrasonik yang terlalu panjang jika dibandingkan dengan
panjang gelombang molekul–molekul. Interaksi gelombang ultrasonik dengan
molekul–molekul terjadi melalui media perantara berupa cairan. Gelombang yang
dihasilkan oleh tenaga listrik (lewat tranduser) diteruskan oleh media cair ke
medan yang dituju melalui fenomena kavitasi akustik
yang menyebabkan
terjadinya temperatur dan tekanan lokal ektrem dalam cairan dimana reaksi terjadi
(Wardiyati et al, 2004).
2.6 Bakteri
Bakteri merupakan mikroba dengan dinding sel yang berfungsi melindungi
protoplast. Protoplast terdiri dari membran sitoplasma yang memagari komponenkomponen dalam struktur lainnya antara lain ribosom dan kromosom yang ada di
dalamnya. Bakteri adalah salah satu kelompok protista yang termasuk dalam
prokariotik yaitu protista yang tidak memiliki membran inti (Hasyimi, 2010).
Bakteri terdapat secara luas di lingkungan alam yang berhubungan dengan
hewan, tumbuh-tumbuhan, udara, air dan tanah. Pada kenyataannya sangat sedikit
lingkungan yang bersih dari bakteri. Bakteri merupakan mikroorganisme bersel
tunggal yang tidak terlihat oleh mata tetapi dengan bantuan mikroskop,
mikroorganisme tersebut akan nampak. Ukuran bakteri berkisar antara panjang
Universitas Sumatera Utara
0,5 - 10μ dan lebar 0,5 – 2,5μ. Bakteri memiliki berat jenis 1,05 – 1,1 g cm-3 dan
berat sekitar 10-12 g sebagai partikel kering (Buckle, 2007).
2.6.1 Bioindikator Bakteri
a. Escherichia
Berbentuk batang lurus, 1,1-1,5 μm x 2,0-6,0 μm, motil dengan flagelum
peritrikus atau nonmotil. Gram negatif dan dapat tumbuh dengan mudah pada
medium nutrien sederhana (Pelczar, 2005). Klasifikasi
Escherichia
coli
adalah menurut Fardiaz (1993) adalah sebagai berikut:
Kingdom : Eubacteria
Divisio
: Proteobacteria
Classis
: Gamma Proteobacteria
Ordo
: Enterobacteriales
Familia
: Enterobacteriaceae
Genus
: Escherichia
Species
: Escherichia coli
Escherichia coli adalah bakteri gram negatif yang resisten terhadap
beberapa antibakteri hal ini disebabkan karena tiga lapisan dinding sel pada
bakteri ini, sehingga beberapa senyawa tidak mampu merusak jaringan dari
dinding sel bakteri Escherichia coli (Gambar 2.2). Bakteri ini yang bersifat
patogen pada manusia yang menyebabkan gangguan pencernaan pada
manusia dan mengganggu sistem kerja dari organ lambung.
sangat merugikan bagi manusia
sehingga
perlu
adanya
Bakteri ini
senyawa
penghambat dari bakteri patogen ini (Nurfadilah, 2013).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Bentuk koloni Escherichia coli
b. Staphylococcus
Staphylococcus aureus merupakan bakteri gram positif yang memiliki
hanya satu dinding sel sehingga senyawa yang bersifat sebagai antibakteri
akan lebih mudah untuk merusak dinding sel bakteri ini (Gambar 2.3).
Staphylococcus aureus dapat menyebabkan beberapa macam kerugian
yaitu menyebabkan makanan menjadi beracun, sindrom racun, infeksi
kulit dan luka sehigga perlu diketahui senyawa yang dapat menghambat
pertumbuhan bakteri ini (Kunkel, 1999).
Gambar 2.3 Bentuk koloni Staphylococcus aureus
Klasifikasi Staphylococcus aureus menurut Fardiaz (1993) adalah
sebagai
berikut :
Kingdom : Eubacteria
Universitas Sumatera Utara
Divisio
: Firmicutes
Classis
: Bacilli
Ordo
: Bacillales
Familia
: Staphylococcaceae
Genus
: Staphylococcus
Species
: Staphylococcus aureus
Sel-sel berbentuk bola, berdiameter 0,5 sampai 1,5 μm, terdapat tunggal
dan berpasangan, dan secara khas membelah diri pada lebih dari satu bidang
sehingga membentuk gerombol yang tak teratur. Nonmotil dan merupakan
gram positif. Tidak diketahui adanya stadium istirahat. Dinding sel
mengandung dua komponen utama: peptidoglikan serta asam tekoat yang
berkaitan dengannya. Kemoorganotrof, anaerob fakultatif, metabolisme
dengan respirasi dan fermentatif serta tumbuh lebih cepat dan lebih banyak
dalam keadaan aerobik. Suhu optimim 35 sampai 40oC. Terutama berasosiasi
dengan kulit, kelenjar kulit dan selaput lendir hewan berdarah panas. Kisaran
inangnya luas dan banyak galur merupakan patogen potensial (Pelczar, 2005).
2.6.2 Pengujian Antibakteri
Pengujian mikrobiologi memanfaatkan mikroorganisme sebagai indikator
pengujian. Kegunaan uji antimikroba adalah diperolehnya senyawa antibakteri
yang efektif dan efisien. Terdapat bermacam-macam metode uji antimikroba
seperti dijelaskan berikut ini:
1. Metoda difusi agar
Metoda yang paling sering digunakan adalah metoda difusi agar yang
digunakan untuk menentukan aktivitas antimikroba. Kerjanya dengan mengamati
daerah yang bening, yang mengindikasikan adanya hambatan pertumbuhan
mikroorganisme oleh antimikroba pada permukaan media agar. Media yang
dipakai adalah Mueller Hinton. Metode difusi ini ada beberapa cara,
yaitu:
Universitas Sumatera Utara
a) Cara Kirby Bauer / disc diffusion
Beberapa koloni kuman dari pertumbuhan 24 jam diambil, disuspensikan
ke dalam 0,5 ml BHI cair, diinkubasikan 5-8 jam pada 37°C. Suspensi ditambah
akuades steril hingga kekeruhan tertentu sesuai dengan standar konsentrasi bakteri
108 CFU per ml. Kapas lidi steril dicelupkan ke dalam suspensi bakteri lalu
ditekan-tekan pada dinding tabung hingga kapasnya tidak terlalu basah, kemudian
dioleskan pada permukaan media agar hingga rata. Kemudian kertas samir (disk)
yang mengandung antibakteri diletakkan di atasnya, diinkubasi pada 37° selama
18-24 jam. Hasilnya dibaca:
1)
Zona radikal yaitu suatu daerah di sekitar disk dimana sama sekali tidak
ditemukan adanya pertumbuhan bakteri. Potensi antibakteri diukur dengan
mengukur diameter dari zona radikal.
2) Zona irradikal yaitu suatu daerah di sekitar disk dimana pertumbuhan bakteri
dihambat oleh antibakteri tetapi tidak dimatikan.
b) Cara Sumuran / cup plat
Beberapa koloni kuman dari pertumbuhan 24 jam diambil, disuspensikan ke
dalam 0,5 ml BHI cair, diinkubasikan 5-8 jam pada suhu 37°C. Suspensi ditambah
akuades steril hingga kekeruhan tertentu sesuai dengan standar konsentrasi bakteri
108 CFU per ml. Kapas lidi steril dicelupkan ke dalam suspensi bakteri lalu
ditekan-tekan pada dinding tabung hingga kapasnya tidak terlalu basah, kemudian
dioleskan pada permukaan media agar hingga rata. Media agar dibuat sumuran
dengan garis tengah tertentu, ke dalam sumuran diteteskan larutan antibakteri
kemudian diinkubasi pada 37°C selama 18-24 jam. Hasilnya dibaca seperti pada
cara Kirby Bauer
c) Cara silinder plat
Cara ini dengan memakai alat pecadang berupa silinder kawat. Pada permukaan
media pembenihan dibiakkan mikroba secara merata lalu diletakkan pencadang
silinder harus benar-benar melekat pada media, kemudian diinkubasi pada suhu
dan waktu tertentu. Setelah inkubasi, pencadang silinder diangkat dan diukur
daerah hambat pertumbuhan mikroba.
Universitas Sumatera Utara
2. Metoda dilusi
Metode dilusi dibedakan menjadi dua, yaitu dilusi cair (broth dilution) dan dilusi
padat (solid dilution).
a.
Metode dilusi cair, digunakan unutk mengukur MIC atau kadar hambat
minimum dan MBC atau kadar bunuh minimum. Cara yabg dilakukan adalah
dengan memberi seri pengenseran agen antimikroba pada medium cair yang
ditambahkan dengan mikroba uji. Larutan uji agen antimikroba pada kadar
terkecil yang terlihat jernih tanpa adanya pertumbuhan mikroba uji ditetapkan
sebagai KHM. Larutan yang ditetapkan sebagi KHM tersebut selanjutnya dikultur
ulang pada media cair tanpa penambahan mikroba uji ataupun agen antimikroba
dan diikubasi selama 18-24 jam. Media cair yang tetap terlihat jernih setelah
diinkubasi ditetapkan sebagai KMB.
b. Metode dilusi padat, metode ini serupa dengan metode dilusi cair namun
menggunakan media padat (soil). Keuntungan metode ini adalah suatu konsentrasi
agen antimikroba yang diuji dapat digunakan untuk menguji beberapa mikroba uji
(Pratiwi, 2008).
2.7 Spektroskopi FT-IR
Spektroskopi adalah ilmu yang memmpelajari segala sesuatu tentang interaksi
antara materi dengan radiasi elektromagnetik (REM). Interaksi yang terjadi dalam
spektroskopi inframerah ini merupakan interaksi dengan REM melalui absorbsi
radiasi. Pancaran inframerah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum
elektromagnetik yang terletak di antara daerah tampak dan gelombang mikro.
Molekul menyerap radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang
khusus. Absorbansi cahaya ultraviolet mengakibatkan pindahnya sebuah elektron
ke orbital dengan energi lebih tinggi. Radiasi infamerah tidak cukup mengandung
energi untuk melakukan eksitasi tersebut, absorbansinya hanya mengakibatkan
membesarnya amplitudo getaran atom-atom yang terikat satu sama lain
(Sudarmadji, 1989).
Universitas Sumatera Utara
Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada cahaya inframerah
tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 μm atau bilangan
gelombang 4000 – 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan
menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbsi inframerah sangat
khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi. Spektrum yang
dihasilkan berupa grafik yang menunjukkan persentase transmitan yang bervariasi
pada setiap frekuensi radiasi inframerah (Dachriyanus, 2004).
Jumlah energi yang diserap juga bervariasi untuk setiap ikatan. Hal ini
disebabkan terjadinya perubahan momen ikatan suatu absorbsi. Ikatan non polar
(C-H atau C-C) pada umumnya akan memberikan absorbansi lemah, sedangkan
ikatan polar (C-O) akan terlihat sebagai absorbansi yang kuat. Spektroskopi FTIR
dapat digunakan untuk analisa kualitatif maupun kuantitatif. Analisa kualitatif
spektroskopi FTIR secara umum dipergunakan untuk identifikasi ggus-gugus
fungsional yang terdapat dalam suatu senyawa yang dianalisa (Silverstein, 1986).
Analisa kuantitatif dari spektroskopi FTIR dapat dilakukan berdasarkan
spektra inframerah yang dihasilkan, salah satu contohnya adalah penentuan
derajat deasetilasi dari kitin dan kitosan menggunakan persamaan Domszy dan
Roberts (Sugita, 2009).
A
% DD 1 1655
A3450
dimana :
1
100 %
1,33
A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1
A3450 = absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1
1,33
= tetapan yang diperoleh dari perbandingan A1655 / A3450
untuk kitosan dengan asetilasi penuh
Universitas Sumatera Utara
2.8 Scanning Elektron Microscopy (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara
makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen
interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu
hamburan balik berkas elektron, sinar x, electron sekunder, absorbs elektron.
Adanya material lain dalam suatu matriks seperti dispersi material tersebut
menyebabkan terjadinya perubahan pada permukaan spesimen. Untuk melihat
parubahan dalam bahan tersebut dapat dilakukan suatu analisa permukaan, dimana
alat yang biasa digunakan adalah SEM.
Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa
permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau
dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 µm dari permukaan yang diperoleh
merupakan gambar tofografi dengan segala tonjolan, lekukan, dan lubang
permukaan. Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang
dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap
oleh detektor dan diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar
yang khas yang menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya
gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau
dapat pula direkam kedalam suatu disket. (wirjosentono, 1996)
SEM berbeda dengan mikroskopi electron transmisi (TEM) dalam hal
bahwa suatu berkas insiden elektron yang sangat halus di-scan menyilang
permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar
katoda. Elektron-elektron yang terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal
yang memodulasi berkas dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu
citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga
dimensi. Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakainannya,
tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan
dengan resolusi sekitar 100 Å. Aplikasi-aplikasi yang khas mencakup penelitian
disperse-dispersi pigmen dalam sel, pelepuhan atau peretakan koting, batas-batas
Universitas Sumatera Utara
fasa dalam polipaduan yang tak dapat campur, struktur sel busa-busa polimer, dan
kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa berharga dalam mengevaluasi
betapa penanaman (implant) bedah polimerik bereaksi baik dengan lingkungan
bagian tubuhnya. (Stevens,M.P, 2001)
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kitosan
Kitosan adalah poli-(2-amino-2-deoksi-β(1-4)-D-glukopiranosa) dengan rumus
molekul (C6H11NO4)n yang diperoleh dari deasetilasi kitin. Kitosan juga dijumpai
secara alamiah di beberapa organisme (Sugita, 2009).
CH2OH
O
OH
O
NH2
n
Gambar 2.1 Struktur Kitosan
(Mardliyati, 2010).
Proses deasetilasi kitosan dapat dilakukan dengan cara kimiawi maupun
enzimatik. Proses kimiawi menggunakan basa misalnya NaOH dan dapat
menghasilkan kitosan dengan derajat deasetilasi yang tinggi, yaitu mencapai 8593%. Namun proses kimiawi menghasilkan kitosan dengan bobot molekul yang
beragam dan deasetilasinya juga sangat acak, sehingga sifat fisik dan kimia
kitosan tidak seragam. Selain itu proses kimiawi juga dapat menimbulkan
pencemaran lingkungan, sulit dikendalikan, dan melibatkan banyak reaksi
samping yang dapat menurunkan rendemen. Proses enzimatik dapat menutupi
kekurangan proses kimiawi. Pada dasarnya deasetilasi secara enzimatik bersifat
selektif dan tidak merusak struktur rantai kitosan, sehingga menghasilkan kitosan
Universitas Sumatera Utara
dengan karakteristik yang lebih seragam agar dapat memperuas bidang
aplikasinya (Sugita, 2009).
2.1.1 Sifat Fisika-Kimia Kitosan
Sifat dan penampilan produk kitosan dipengaruhi oleh perbedaan kondisi seperti
jenis pelarut, konsentrasi, waktu, dan suhu proses ekstraksi. Kitosan dapat
diperoleh dengan berbagai macam bentuk morfologi diantaranya struktur yang
tidak teratur, bentuknya kristalin atau semikristalin (Harianingsih, 2010).
Kitosan merupakan padatan amorf yang berwarna putih kekuningan
dengan rotasi spesifik [α]D11 -3 hingga -10o (pada konsentrasi asam asetat 2%).
Kitosan larut pada kebanyakan larutan asam organik pada pH sekitar 4,0, tetapi
tidak larut pada pH lebih besar dari 6,5, juga tidak larut dalam pelarut air, alkohol,
dan aseton. Dalam asam mineral pekat seperti HCl dan HNO3, kitosan larut pada
konsentrasi 0,15-1,1%, tetapi tidak larut pada konsentrasi 10%. Kitosan tidak larut
dalam H2SO4 pada berbagai konsentrasi, sedangkan di dalam H3PO4 tidak larut
pada konsentrasi 1% sementara pada konsentrasi 0,1% sedikit larut. Perlu kita
ketahui, bahwa kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul, derajat
deasetilasi, dan rotasi spesifiknya yang beragam bergantung pada sumber dan
metode isolasi serta transformasinya (Sugita, 2009).
Kitosan
mempunyai
sifat
spesifik
yaitu
adanya
sifat
bioaktif,
biokompatibel, pengkelat, anti bakteri dan dapat terbiodegradasi. Kualitas kitosan
dapat dilihat dari sifat intrinsiknya, yaitu kemurniannya, massa molekul, dan
derajat deasetilasi. Umumnya kitosan mempunyai derajat deasetilasi 75-100%.
Massa molekul kitosan dan distribusinya berpengaruh terhadap sifat-sifat fisikakimia polisakarida, seperti sifat reologi kitosan, fleksibilitas rantai. Derajat
deasetilasi dan massa molekul kitosan hasil deasetilasi kitin pada dasarnya
dipengaruhi oleh konsentrasi alkali/basa, rasio larutan terhadap padatan, suhu, dan
waktu reaksi, lingkungan/kondisi reaksi selama deasetilasi. Konsentrasi alkali,
Universitas Sumatera Utara
rasio padatan dan larutan yang tinggi dapat memfasilitasi proses deasetilasi
menghasilkan kitosan yang memiliki siaft fisiko-kimia yang memenuhi syarat
untuk berbagai aplikasi (Ramadhan, dkk. 2010).
2.1.2 Kegunaan kitosan
Kitosan telah dimanfaatkan dalam berbagai keperluan industri seperti industri
kertas dan tekstil sebagai zat aditif, industri pembungkus makanan berupa film
khusus, industri metalurgi sebagai adsorban untuk ion-ion metal, industri kulit
untuk perekat, photografi, industri cat sebagai koagulan, pensuspensi, dan
flokulasi, serta industri makanan sebagai aditif dan penghasil protein tunggal
(Suptijah, dkk. 1992).
Di bidang industri, kitosan berperan antara lain sebagai koagulan
polielektrolit pengolahan limbah cair, pengikat dan penyerap ion logam,
mikroorganisme, mikroalga, pewarna, residu pestisida, lemak, tannin, PCB
(
poliklorinasi bifenil ), mineral dan asam organik, media kromatografi afinitas gel
dan pertukaran ion, penyalut berbagai serat alami dan sintetik, pembentuk film
dan membrane mudah terurai, meningkatkan kualitas kertas, pulp dan produk
tekstil. Sementara dibidang pertanian dan pangan, kitin dan kitosan digunakan
antara lain untuk pencampur ransum pakan ternak, antimikroba, antijamur, serat
bahan pangan, penstabil, pembawa zat aditif makanan, flavor, zat gizi, pestisida,
herbisida, virusida tanaman, dan deasedifikasi buah-buahan, sayuran dan
penjernih sari buah. Fungsinya sebagai antimikroba dan antijamur juga diterapkan
di bidang kedokteran. Kitin dan kitosan dapat mencegah pertumbuhan Candida
albicans dan Staphvlacoccus aureus. Selain itu, biopolimer tersebut juga berguna
sebagai antikoagulan, antitumor, antivirus, penambahan dalam obat pembuluh
darah-kulit dan ginjal sintetik, bahan pembuat lensa kontak, aditif kosmetik,
membran dialisis, bahan shampoo dan kondisioner rambut, penstabil liposome,
bahan ortopedik, pembalut luka dan benang bedah yang mudah diserap, serta
mempertinggi daya kekebalan, dan antiinfeksi (Sugita, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Karena adanya gugus amino, kitosan merupakan polielektrolit kationik
(pKa = 6,5), hal yang sangat jarang terjadi secara alami. Karena sifatnya yang
basa ini, maka kitosan :
a. Dapat larut dalam media asam encer membentuk larutan kental, sehingga
dapat digunakan untuk pembuatan gel dalam beberapa variasi konfigurasi
seperti butiran, membran, pelapis kapsul, serat dan spons.
b. Membentuk kompleks yang tidak larut dalam air dengan polielektrolit
anion yang dapat juga digunakan untuk pembuatan butiran gel, kapsul dan
membran.
c.
Dapat digunakan sebagai pengkelat ion logam berat dimana gelnya
menyediakan sistem proteksi terhadap efek destruksi dari ion (Kaban,
2009).
2.1.3 Sifat Antibakteri Kitosan dan Turunannya
Sifat yang penting dari kitosan adalah muatan positif dalam larutan yang bersifat
asam. Hal ini disebabkan terdapatnya amin primer pada molekul kitosan yang
mengikat proton mnurut persamaan :
Chit-NH2 + H3O+ → Chit-NH3+ + H2O
Harga pKa untuk persamaan di atas sekitar 6,3. Kitosan larut apabila lebih dari
50% dari gugus asam amino diprotonasi, sehingga kelarutan dari pembuatan
kitosan kebanyakan menurun dengan tajam pada saat pH larutan naik di atas 6,06,5. Konsentrasi yang larut maksimum bervariasi untuk kitosan yang berbeda tapi
pada umumnya sekitar 10-20 gl-1 (Varum, 1994).
Salah satu pemanfaatan kitosan dalam bidang farmasi adalah kitosan dapat
berperan sebagai antibakteri. Kemampuan antibakteri kitosan diakibatkan
terdapatnya gugus NH3 glukosamin yang mampu berinteraksi dengan permukaan
sel bakteri yang bermuatan negatif sehingga dapat mengganggu pertumbuhan
bakteri. Kitosan sangat potensial sebagai antibakteri karena senyawa ini
Universitas Sumatera Utara
merupakan polimer alami hasil senyawa turunan kitin sehingga diharapkan aman
bagi manusia (Henry, 2007).
Aktivitas antibakteri kitosan berkorelasi erat dengan karakteristik
permukaan sel mikroba tersebut. Hal ini dikarenakan muatan positif yang berasal
gugus asam amino dalam suasana pH asam (dibawah 6,5) yang menyebabkan
depolarisasi membran seluler mikroba sebagai akibat terganggunya integritas
dinding sel dari hubungan molekul yang menyebabkan kematian bagi mikroba.
Kitosan bersifat antimikroba terhadap berbagai jenis organisme target. Aktifitas
sangat bervariasi dengan tipe dari kitosan, organisme target dan lingkungan
dimana dilakukan aplikasi (Allan & Hadwiger, 1979).
2.2 Kitosan Nanopartikel
Nano kitosan yaitu kitosan yang memiliki pertikel yang berbentuk padat dengan
ukuran sekitar 10 – 1000 nm. Kitosan dalam bentuk nanopartikel ini pun bersifat
netral, tidak toksik, dan memiliki stabilitas yang konstan. Nanopartikel ini
digunakan dalam berbagai aplikasi yang sangat tidak invasive. Dalam sistem
pengantaran obat, nanopartikel berperan sebagai pembawa (carrier) dengan cara
melarutkan, menjebak, mengenkapsulasi, atau menempelkan obat di dalam
matriksnya. Baru-baru ini, nanopartikel yang berasal dari bahan polimer
digunakan sebagai sistem pengantaran obat yang potensial karena kemampuan
penyebarannya di dalam organ tubuh selama waktu tertentu, dan kemampuannya
untuk mengantarkan protein atau peptida (Mohanraj, 2006).
Sekarang ini, banyak ahli-ahli menggunakan kitosan dengan nano
teknologi, You Shan Szeto dan Zhigang Hu untuk menyiapkan nanopartikel
dimana kitosan dilarutkan dalam asam lemah kemudian ditambahkan larutan yang
bersifat basa seperti amoniak, natrium hidroksida atau kalium hidroksida
kemudian distirer dengan kecepatan 300 rpm sehingga diperoleh gel kitosan putih
Universitas Sumatera Utara
dan dibilas dengan aquades sampai netral kemudian ditempatkan pada ultrasonic
bath untuk memecah partikel gel kitosan menjadi lebih kecil (Szeto, 2007).
Sebagian ahli juga mencoba metode lain untuk menyiapkan kitosan nano
dengan menambahkan larutan tripoliposfat kedalam larutan kitosan sehingga
diperoleh emulsi kitosan sambil distirer dengan kecepatan 1200 rpm kemudian
emulsi di buat pH 3,5 dengan menambahkan asam asetat hasilnya akan berupa
suspensi kitosan (Cheung, 2008).
2.3 Natrium Tripolifosfat
Natrium tripolifosfat adalah zat anorganik yang mempunyai rumus Na5P3O10 dan
mempunyai berat molekul 367,864. Natrium tripolifosfat adalah garam natrium
dari polifosfat penta anion yang berbentuk bubuk putih dan merupakan konjugat
basa trifosforic asam. Memiliki kelarutan dalam air 14.5 g/100 mL dan densitas
2.52 g/cm3. Digunakan sebagai komponen dari berbagai produk industri seperti
detergen. Natrium tripolifosfat dihasilkan dengan memanaskan campuran
stoikiometri dinatrium fosfat (Na2HPO4) dan monosodium fosfat (NaH2PO4) pada
kondisi yang dikendalikan secara hati-hati.
2 Na2HPO4 + NaH2PO4 → Na5P3O10 + H2O
(Sagala, 2012).
Pembentukan ikatan silang ionik salah satunya dapat dilakukan dengan
menggunakan senyawa tripolifosfat. Tripolifosfat dianggap sebagai zat pengikat
silang yang paling baik. Campuran polimer kitosan dengan polianion sodium
tripoliposfat yang menghasilkan interaksi antara muatan positif (Mohanraj, 2006).
Shu dan Zhu (2002) melaporkan bahwa penggunaan tripolifosfat untuk
pembentukan gel kitosan dapat meningkatkan mekanik dari gel yang terbentuk.
Hal ini karena tripolifosfat memiliki rapatan muatan negatif yang tinggi sehingga
interaksi dengan polikationik kitosan akan lebih besar.
Universitas Sumatera Utara
2.4 Logam Seng (Zn)
Zink adalah logam yang berwarna putih-kebiruan, logam ini cukup mudah
ditempa dan liat pada suhu 110-150oC. Zink melebur pada 410oC dan mendididih
pada 906oC. Logamnya yang murni melarut lambat sekali dalam asam (Svehla,
1979).
Zink merupakan salah satu dari golongan logam esensial yang terdapat
pada kebanyakan makanan khususnya makanan yang kadar proteinnya tinggi
seperti kerang dan makanan-makanan laut. Zink dapat menimbulkan efek toksik
bila dikonsumsi pada dosis tinggi. Zink tidak bersifat toksik pada manusia jika
dikonsumsi 1 gram/hari tetapi berbahaya jika dikonsumsi lebih dari 10 gram/hari.
Pada manusia seng merupakan unsur yang terlibat dalam sejumlah besar enzim
yang mengkatalisis reaksi metabolik yang vital. Karena fasilitasnya yang
digunakan dalam sintesis DNA dan RNA dan partisipasinya dalam metabolisme
protein (Darmono, 1995).
2.5 Ultrasonik Bath
Ultrasonic menggunakan gelombang suara dengan frekuensi tinggi untuk proses
agitasi dalam larutan. Kavitasi gelembung disebabkan oleh proses agitasi pada
kontaminan yang terdapat dalam substrat. Proses ini juga berguna dalam blindhole, peretakan dan peredaman (Todd, 1970). Proses degradasi bergantung kepada
berat molekul, yaitu molekul dengan rantai panjang lebih utama dihilangkan dan
polidispersitas polimer berubah. Dengan demikian degradasi dapat digunakan
sebagai proses tambahan sebagai parameter dalam mengontrol distribusi berat
molekul. Produk utama degradasi diperoleh ketika bahan radikal yang timbul dari
kerusakan ikatan homolytic sepanjang rantai (Tabata, 1980).
Proses degradasi lebih cepat dengan berat molekul lebih rendah pada
temperatur yang lebih rendah dalam larutan dengan pelarut yang memiliki
Universitas Sumatera Utara
volatilitas yang lebih rendah juga. Sonikasi pada suhu yang lebih tinggi atau
dalam pelarut yang mudah menguap menghasilkan uap lebih banyak masuk ke
gelembung dan terjadi penurunan pelunakan sehingga tingkat kekerasannya
berkurang. Dalam larutan encer rantai polimer tidak terjerat dan bebas untuk
bergerak dalam daerah aliran sekitar gelembung. Degradasi lebih efisien pada
intensitas ultrasonik yang lebih tinggi karena semakin banyak jumlah gelembung
dengan jari-jari yang lebih besar (Suslick & Price, 1999).
Efek kimia dari gelombang ultrasonik, tidak secara langsung berinteraksi
dengan molekul-molekul untuk menginduksi suatu perubahan kimiawi. Ini karena
panjang gelombang ultrasonik yang terlalu panjang jika dibandingkan dengan
panjang gelombang molekul–molekul. Interaksi gelombang ultrasonik dengan
molekul–molekul terjadi melalui media perantara berupa cairan. Gelombang yang
dihasilkan oleh tenaga listrik (lewat tranduser) diteruskan oleh media cair ke
medan yang dituju melalui fenomena kavitasi akustik
yang menyebabkan
terjadinya temperatur dan tekanan lokal ektrem dalam cairan dimana reaksi terjadi
(Wardiyati et al, 2004).
2.6 Bakteri
Bakteri merupakan mikroba dengan dinding sel yang berfungsi melindungi
protoplast. Protoplast terdiri dari membran sitoplasma yang memagari komponenkomponen dalam struktur lainnya antara lain ribosom dan kromosom yang ada di
dalamnya. Bakteri adalah salah satu kelompok protista yang termasuk dalam
prokariotik yaitu protista yang tidak memiliki membran inti (Hasyimi, 2010).
Bakteri terdapat secara luas di lingkungan alam yang berhubungan dengan
hewan, tumbuh-tumbuhan, udara, air dan tanah. Pada kenyataannya sangat sedikit
lingkungan yang bersih dari bakteri. Bakteri merupakan mikroorganisme bersel
tunggal yang tidak terlihat oleh mata tetapi dengan bantuan mikroskop,
mikroorganisme tersebut akan nampak. Ukuran bakteri berkisar antara panjang
Universitas Sumatera Utara
0,5 - 10μ dan lebar 0,5 – 2,5μ. Bakteri memiliki berat jenis 1,05 – 1,1 g cm-3 dan
berat sekitar 10-12 g sebagai partikel kering (Buckle, 2007).
2.6.1 Bioindikator Bakteri
a. Escherichia
Berbentuk batang lurus, 1,1-1,5 μm x 2,0-6,0 μm, motil dengan flagelum
peritrikus atau nonmotil. Gram negatif dan dapat tumbuh dengan mudah pada
medium nutrien sederhana (Pelczar, 2005). Klasifikasi
Escherichia
coli
adalah menurut Fardiaz (1993) adalah sebagai berikut:
Kingdom : Eubacteria
Divisio
: Proteobacteria
Classis
: Gamma Proteobacteria
Ordo
: Enterobacteriales
Familia
: Enterobacteriaceae
Genus
: Escherichia
Species
: Escherichia coli
Escherichia coli adalah bakteri gram negatif yang resisten terhadap
beberapa antibakteri hal ini disebabkan karena tiga lapisan dinding sel pada
bakteri ini, sehingga beberapa senyawa tidak mampu merusak jaringan dari
dinding sel bakteri Escherichia coli (Gambar 2.2). Bakteri ini yang bersifat
patogen pada manusia yang menyebabkan gangguan pencernaan pada
manusia dan mengganggu sistem kerja dari organ lambung.
sangat merugikan bagi manusia
sehingga
perlu
adanya
Bakteri ini
senyawa
penghambat dari bakteri patogen ini (Nurfadilah, 2013).
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Bentuk koloni Escherichia coli
b. Staphylococcus
Staphylococcus aureus merupakan bakteri gram positif yang memiliki
hanya satu dinding sel sehingga senyawa yang bersifat sebagai antibakteri
akan lebih mudah untuk merusak dinding sel bakteri ini (Gambar 2.3).
Staphylococcus aureus dapat menyebabkan beberapa macam kerugian
yaitu menyebabkan makanan menjadi beracun, sindrom racun, infeksi
kulit dan luka sehigga perlu diketahui senyawa yang dapat menghambat
pertumbuhan bakteri ini (Kunkel, 1999).
Gambar 2.3 Bentuk koloni Staphylococcus aureus
Klasifikasi Staphylococcus aureus menurut Fardiaz (1993) adalah
sebagai
berikut :
Kingdom : Eubacteria
Universitas Sumatera Utara
Divisio
: Firmicutes
Classis
: Bacilli
Ordo
: Bacillales
Familia
: Staphylococcaceae
Genus
: Staphylococcus
Species
: Staphylococcus aureus
Sel-sel berbentuk bola, berdiameter 0,5 sampai 1,5 μm, terdapat tunggal
dan berpasangan, dan secara khas membelah diri pada lebih dari satu bidang
sehingga membentuk gerombol yang tak teratur. Nonmotil dan merupakan
gram positif. Tidak diketahui adanya stadium istirahat. Dinding sel
mengandung dua komponen utama: peptidoglikan serta asam tekoat yang
berkaitan dengannya. Kemoorganotrof, anaerob fakultatif, metabolisme
dengan respirasi dan fermentatif serta tumbuh lebih cepat dan lebih banyak
dalam keadaan aerobik. Suhu optimim 35 sampai 40oC. Terutama berasosiasi
dengan kulit, kelenjar kulit dan selaput lendir hewan berdarah panas. Kisaran
inangnya luas dan banyak galur merupakan patogen potensial (Pelczar, 2005).
2.6.2 Pengujian Antibakteri
Pengujian mikrobiologi memanfaatkan mikroorganisme sebagai indikator
pengujian. Kegunaan uji antimikroba adalah diperolehnya senyawa antibakteri
yang efektif dan efisien. Terdapat bermacam-macam metode uji antimikroba
seperti dijelaskan berikut ini:
1. Metoda difusi agar
Metoda yang paling sering digunakan adalah metoda difusi agar yang
digunakan untuk menentukan aktivitas antimikroba. Kerjanya dengan mengamati
daerah yang bening, yang mengindikasikan adanya hambatan pertumbuhan
mikroorganisme oleh antimikroba pada permukaan media agar. Media yang
dipakai adalah Mueller Hinton. Metode difusi ini ada beberapa cara,
yaitu:
Universitas Sumatera Utara
a) Cara Kirby Bauer / disc diffusion
Beberapa koloni kuman dari pertumbuhan 24 jam diambil, disuspensikan
ke dalam 0,5 ml BHI cair, diinkubasikan 5-8 jam pada 37°C. Suspensi ditambah
akuades steril hingga kekeruhan tertentu sesuai dengan standar konsentrasi bakteri
108 CFU per ml. Kapas lidi steril dicelupkan ke dalam suspensi bakteri lalu
ditekan-tekan pada dinding tabung hingga kapasnya tidak terlalu basah, kemudian
dioleskan pada permukaan media agar hingga rata. Kemudian kertas samir (disk)
yang mengandung antibakteri diletakkan di atasnya, diinkubasi pada 37° selama
18-24 jam. Hasilnya dibaca:
1)
Zona radikal yaitu suatu daerah di sekitar disk dimana sama sekali tidak
ditemukan adanya pertumbuhan bakteri. Potensi antibakteri diukur dengan
mengukur diameter dari zona radikal.
2) Zona irradikal yaitu suatu daerah di sekitar disk dimana pertumbuhan bakteri
dihambat oleh antibakteri tetapi tidak dimatikan.
b) Cara Sumuran / cup plat
Beberapa koloni kuman dari pertumbuhan 24 jam diambil, disuspensikan ke
dalam 0,5 ml BHI cair, diinkubasikan 5-8 jam pada suhu 37°C. Suspensi ditambah
akuades steril hingga kekeruhan tertentu sesuai dengan standar konsentrasi bakteri
108 CFU per ml. Kapas lidi steril dicelupkan ke dalam suspensi bakteri lalu
ditekan-tekan pada dinding tabung hingga kapasnya tidak terlalu basah, kemudian
dioleskan pada permukaan media agar hingga rata. Media agar dibuat sumuran
dengan garis tengah tertentu, ke dalam sumuran diteteskan larutan antibakteri
kemudian diinkubasi pada 37°C selama 18-24 jam. Hasilnya dibaca seperti pada
cara Kirby Bauer
c) Cara silinder plat
Cara ini dengan memakai alat pecadang berupa silinder kawat. Pada permukaan
media pembenihan dibiakkan mikroba secara merata lalu diletakkan pencadang
silinder harus benar-benar melekat pada media, kemudian diinkubasi pada suhu
dan waktu tertentu. Setelah inkubasi, pencadang silinder diangkat dan diukur
daerah hambat pertumbuhan mikroba.
Universitas Sumatera Utara
2. Metoda dilusi
Metode dilusi dibedakan menjadi dua, yaitu dilusi cair (broth dilution) dan dilusi
padat (solid dilution).
a.
Metode dilusi cair, digunakan unutk mengukur MIC atau kadar hambat
minimum dan MBC atau kadar bunuh minimum. Cara yabg dilakukan adalah
dengan memberi seri pengenseran agen antimikroba pada medium cair yang
ditambahkan dengan mikroba uji. Larutan uji agen antimikroba pada kadar
terkecil yang terlihat jernih tanpa adanya pertumbuhan mikroba uji ditetapkan
sebagai KHM. Larutan yang ditetapkan sebagi KHM tersebut selanjutnya dikultur
ulang pada media cair tanpa penambahan mikroba uji ataupun agen antimikroba
dan diikubasi selama 18-24 jam. Media cair yang tetap terlihat jernih setelah
diinkubasi ditetapkan sebagai KMB.
b. Metode dilusi padat, metode ini serupa dengan metode dilusi cair namun
menggunakan media padat (soil). Keuntungan metode ini adalah suatu konsentrasi
agen antimikroba yang diuji dapat digunakan untuk menguji beberapa mikroba uji
(Pratiwi, 2008).
2.7 Spektroskopi FT-IR
Spektroskopi adalah ilmu yang memmpelajari segala sesuatu tentang interaksi
antara materi dengan radiasi elektromagnetik (REM). Interaksi yang terjadi dalam
spektroskopi inframerah ini merupakan interaksi dengan REM melalui absorbsi
radiasi. Pancaran inframerah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum
elektromagnetik yang terletak di antara daerah tampak dan gelombang mikro.
Molekul menyerap radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang
khusus. Absorbansi cahaya ultraviolet mengakibatkan pindahnya sebuah elektron
ke orbital dengan energi lebih tinggi. Radiasi infamerah tidak cukup mengandung
energi untuk melakukan eksitasi tersebut, absorbansinya hanya mengakibatkan
membesarnya amplitudo getaran atom-atom yang terikat satu sama lain
(Sudarmadji, 1989).
Universitas Sumatera Utara
Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada cahaya inframerah
tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2,5 – 50 μm atau bilangan
gelombang 4000 – 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan
menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbsi inframerah sangat
khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi. Spektrum yang
dihasilkan berupa grafik yang menunjukkan persentase transmitan yang bervariasi
pada setiap frekuensi radiasi inframerah (Dachriyanus, 2004).
Jumlah energi yang diserap juga bervariasi untuk setiap ikatan. Hal ini
disebabkan terjadinya perubahan momen ikatan suatu absorbsi. Ikatan non polar
(C-H atau C-C) pada umumnya akan memberikan absorbansi lemah, sedangkan
ikatan polar (C-O) akan terlihat sebagai absorbansi yang kuat. Spektroskopi FTIR
dapat digunakan untuk analisa kualitatif maupun kuantitatif. Analisa kualitatif
spektroskopi FTIR secara umum dipergunakan untuk identifikasi ggus-gugus
fungsional yang terdapat dalam suatu senyawa yang dianalisa (Silverstein, 1986).
Analisa kuantitatif dari spektroskopi FTIR dapat dilakukan berdasarkan
spektra inframerah yang dihasilkan, salah satu contohnya adalah penentuan
derajat deasetilasi dari kitin dan kitosan menggunakan persamaan Domszy dan
Roberts (Sugita, 2009).
A
% DD 1 1655
A3450
dimana :
1
100 %
1,33
A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1
A3450 = absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1
1,33
= tetapan yang diperoleh dari perbandingan A1655 / A3450
untuk kitosan dengan asetilasi penuh
Universitas Sumatera Utara
2.8 Scanning Elektron Microscopy (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara
makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen
interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu
hamburan balik berkas elektron, sinar x, electron sekunder, absorbs elektron.
Adanya material lain dalam suatu matriks seperti dispersi material tersebut
menyebabkan terjadinya perubahan pada permukaan spesimen. Untuk melihat
parubahan dalam bahan tersebut dapat dilakukan suatu analisa permukaan, dimana
alat yang biasa digunakan adalah SEM.
Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa
permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau
dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 µm dari permukaan yang diperoleh
merupakan gambar tofografi dengan segala tonjolan, lekukan, dan lubang
permukaan. Gambar tofografi diperoleh dari penangkapan elektron sekunder yang
dipancarkan oleh spesimen. Sinyal elektron sekunder yang dihasilkan ditangkap
oleh detektor dan diteruskan ke monitor. Pada monitor akan diperoleh gambar
yang khas yang menggambarkan struktur permukaan spesimen. Selanjutnya
gambar di monitor dapat dipotret dengan menggunakan film hitam putih atau
dapat pula direkam kedalam suatu disket. (wirjosentono, 1996)
SEM berbeda dengan mikroskopi electron transmisi (TEM) dalam hal
bahwa suatu berkas insiden elektron yang sangat halus di-scan menyilang
permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar
katoda. Elektron-elektron yang terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal
yang memodulasi berkas dalam tabung sinar katoda, yang memproduksi suatu
citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan yang hampir tiga
dimensi. Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakainannya,
tetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan
dengan resolusi sekitar 100 Å. Aplikasi-aplikasi yang khas mencakup penelitian
disperse-dispersi pigmen dalam sel, pelepuhan atau peretakan koting, batas-batas
Universitas Sumatera Utara
fasa dalam polipaduan yang tak dapat campur, struktur sel busa-busa polimer, dan
kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa berharga dalam mengevaluasi
betapa penanaman (implant) bedah polimerik bereaksi baik dengan lingkungan
bagian tubuhnya. (Stevens,M.P, 2001)
Universitas Sumatera Utara