Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum Pada Permukaan Sisik Ikan Dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri Bakteri Asam Laktat Perairan Tawar
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Oleh
DEWI RULIA BR SITEPU
117030029/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
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
DEWI RULIA BR SITEPU
117030029/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
: PENGENDALIAN
BIOFILM
Mycobacterium
fortuitum
PADA
PERMUKAAN
SISIK
IKAN
DAN
PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA
ANTIBAKTERI
BAKTERI
ASAM
LAKTAT PERAIRAN TAWAR
: DEWI RULIA BR SITEPU
: 117030029
: Magister Biologi
: 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 Rusmarillin,
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed
NIP. 19660209 199203 1 003
Dr. Sutarman, M.Sc
NIP. 19631026 199103 1 001
NIP.131420019
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
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 sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Agustus 2013
Dewi Rulia Br Sitepu
117030029
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
: Dewi Rulia Br Sitepu
: 117030029
: 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 Mycobacterium fortuitum Pada Permukaan Sisik Ikan
Dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri 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
Dewi Rulia Br Sitepu
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
:
Dr. It Jamilah, M.Sc
Anggota
:
1. Dr. Ir. Herla Rusmarillin, MP
2. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc
3. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc
Lulus Pada Tanggal 24 Agustus 2013
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
A. IDENTITAS
Nama berikut gelar
: Dewi Rulia Br Sitepu, S.Pd., M.Si
Tempat, Langgal Lahir
: Binjai, 29 Oktober 1989
Jenis Kelamin
: Perempuan
Agama
: Islam
Alamat
: Jl. Nenas 1 No.5A Binjai Barat
Orangtua
: Ayah : Drs. Pimpin Sitepu, M.Pd
Ibu
Jumlah saudara
: Tindek Br Tarigan, SE
: Dua
Abang
: (Alm) M. Ridwan Sitepu
Adik
: Andi Hakim Sitepu
HP
: 081370463131
Email
: wiezzaiankk@gmail.com
B. RIWAYAT PENDIDIKAN
Tamat tahun
TK
: TK Tunas Harapan Binjai
1993
SD
: SD Yayasan Perguruan Gajah Mada Binjai
2001
SMP : SMP N 2 Binjai
2004
SMA : SMA N 1 Binjai
2007
Strata 1: Universitas Negeri Medan
2011
Strata 2 : Universitas Sumatera Utara
2013
C. RIWAYAT PEKERJAAN
•
•
Pengajar Biologi di PT. Maestro Binjai dari tahun 2011 sampai 2013.
•
sekarang.
Kepala Bagian Biologi di Optimal Knowledge dari tahun 2013 sampai
Guru Biologi di Yayasan Esa Prakarsa Selesai Langkat dari 2008 sampai
sekarang.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan Tesis yang
berjudul “ Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum pada Permukaan
Sisik Ikan dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri Bakteri Asam
Laktat Perairan Tawar”. Tesis ini penulis ajukan sebagai syarat untuk
menyelesaikan pendidikan pada Magister Biologi pada Departemen Biologi
Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Tesis ini diselesaikan atas bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. It Jamilah, M.Sc selaku Pembimbing 1 yang telah sabar mengoreksi
dan memberi arahan
2. Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP selaku Pembimbing yang telah banyak
memberi arahan dan masukan berharga
3. Prof. Dr. Erman Munir,M.Sc selaku dosen Penguji dan dosen mata
kuliah penunjang Tesis yang telah memberikan saran dan arahan yang
berharga
4. Prof. Dr. Dwi Suryanto,M.Sc selaku dosen Penguji yang telah
memberikan arahan dan saran dalam perbaikan Tesis
5. Teman-teman satu tim Diannita Harahap,S.Pd dan Ulfayani Mayasari S.Pd
yang selalu bersama melewati suka dan duka dalam melakukan penelitian
di Laboratorium Mikrobiologi USU
6. Ayahanda terkasih Drs. Pimpin Sitepu,M.Pd dan Ibunda tercinta Tindek
Br Tarigan,SE yang dengan tulus menyemangati dan mendoakan agar
penelitian ini berjalan dengan lancar dan cepat selesai tepat pada waktunya.
Universitas Sumatera Utara
7. Ria, Mirza, Imam, Nurul Fadila, Aan selaku asisten Laboratorium
Deswidya S Hutauruk,S.Pd yang selalu bersama sama melakukan
penelitian dari pagi sampai malam.
8. Nenek tercinta Hj. Djadiken Sitepu yang selalu mendoakan dan
memikirkan setiap langkah dan perbuatan agar penelitian ini berjalan
dengan lancar dan cepat selesai tepat pada waktunya.
9. Keluarga besar Ngesah Tarigan yang selalu mendoakan kesuksesan
penelitian ini dan selalu menjadi inspirasi.
10. Hady
Syafi’i
Sagala,S.Pd
yang
selalu
mendukung,
memotivasi,
menyemangati, dan menemani dalam penelitian dan pembuatan tesis
hingga selesai.
Penulis sangat mengharapkan saran demi kesempurnaan Tesis yang
disusun. Semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
membutuhkan.
Medan,
Agustus 2013
Dewi Rulia Br Sitepu
Universitas Sumatera Utara
Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum pada Permukaan Sisik Ikan
dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri
Bakteri Asam Laktat
Perairan Tawar
ABSTRAK
M. fortuitum merupakan penyebab penyakit Mycobacteriosis pada ikan perairan
tawar yang mengakibatkan exopthalmia, pembengkakan vena dan luka pada
tubuh, warna pucat, lordosis, skoliosis, dan sirip rusak. Penelitian ini bertujuan
untuk mengidentifikasi isolat BAL potensial dalam menghambat pertumbuhan M.
fortuitum, mengetahui kemampuan M. fortuitum membentuk biofilm pada
permukaan sisik ikan dan plastik PVC serta mengetahui kemampuan senyawa
antibakteri ekstrak kasar BAL dalam pencegahan pembentukan sel biofilm M.
fortuitum dan pengendalian sel biofilm M. fortuitum pada konsentrasi 60% (v/v),
80% (v/v), dan 100% (v/v). Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
terhadap M. fortuitum diuji dengan penggunaan EDTA,tween 80, variasi pH, dan
suhu. Isolasi BAL dari sedimen kolam menggunakan media selektif agar MRS,
seleksi BAL dengan uji antagonisme isolat BAL terhadap M. fortuitum
menggunakan metode cakram (paper disk methode). Penanggalan sel biofilm pada
sisik ikan dan plastik PVC menggunakan 0,5 gr micro-glass bead divorteks
selama 2 menit. Untuk menghitung jumlah sel biofilm digunakan metode Total
Plate Count (TPC). Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa BAL EK2 lebih
potensial menghambat pertumbuhan M. fortuitum pada medium agar dengan zona
hambat 7,2 mm. Jumlah sel biofilm tertinggi pada hari ke-3 yaitu 7 log
CFU/lempeng sisik ikan dan 5 log CFU/lempeng plastik PVC. Senyawa
antibakteri ekstrak kasar dengan konsentrasi 100% mengurangi jumlah sel biofilm
sebanyak 3 log CFU/lempeng sisik ikan dan 2 log CFU/lempeng plastik PVC
setelah 1 jam kontak. Konsentrasi 100% mencegah secara total pembentukan
biofilm. Tetapi, pada konsentrasi 80% terjadi penurunan sebanyak 2 log
CFU/lempeng plastik PVC. Sedangkan konsentrasi 80% dan 60% sama sekali
tidak mengalami penurunan jumlah sel pada kedua lempeng. Penambahan EDTA
lebih merusak senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2 dibandingkan tween
80 terjadi penurunan zona hambat terhadap M. fortuitum. Senyawa antibakteri
ekstrak kasar BAL EK2 masih memiliki aktivitas yang menghambat M. fortuitum
pada suhu 40 0C sertatahan terhadap pH 2 dan pH 10. Isolat BAL EK2
diidentifikasi sebagai Lactobacillus agilis.
Kata Kunci: bakteri asam laktat, M. fortuitum, biofilm, sisik ikan dan plastik PVC
Universitas Sumatera Utara
CONTROL OF Mycobacterium fortuitum BIOFILM ON FISH SCALE AND
POLYVINYL CHLORIDE SURFACES WITH ANTIBACTERIAL
COMPOUND OF LACTIC ACID BACTERIAL
FROM FRESH WATER
ABSTRACT
M. fortuitum is a Mycobacteriosis agent on freshwater fish which are exopthalmia,
welling of veins and wounds on the body, pale color, lordosis, scoliosis, and fins
of damaged. This study was aimed to identify the potential of LAB in inhibiting
the growth of M. fortuitum, determine the ability of M. fortuitum in forming
biofilms on the surface of the fish scales and PVC plastic, as well as to determine
the ability of the crude extract of antibacterial compounds LAB to prevent the
formation of biofilm cells M. fortuitum and control the biofilm cells of M.
fortuitum at a concentration of 60% (v/v), 80% (v/v), and 100% (v/v).
Antibacterial compound of M. fortuitum was also characterized by examination of
its reaction to tipes of surfactan which were EDTA and tween 80. Isolation of
LAB from ponds sediment was performed using selective agar media MRS,
selection of LAB was done by antagonism test using paper disc method.
Detachment of biofilm cells on PVC plastic and fish scales surfaces was
performed using 0.5 g of micro-glass bead by vortexing for 2 minutes. The
number of biofilm cells on both surfaces was calculated by Total Plate Count
method (TPC). The result showed that LAB EK2 isolate the most potential in
inhibiting the growth of M. fortuitum on plate agar medium with inhibition zone
of 7.2 mm. The highest number of biofilm cells of M. fortuitum performed on fish
scale was 7 log CFU/chip while on PVC plastic was 5 log CFU/chip on the 3rd
day. The crude extract of antibacterial compound by concentration of 100% from
this isolate able to reduce biofilm cells of M. fortuitum on fish scale as much as 3
log CFU/chip and on PVC plastic was 2 log CFU/chip after 1 hour contact. This
compound by 100% concentration totally inhibited biofilm formation of M.
fortuitum on both surfaces. But, by reducing concentration of this antibacterial
compound to 80 remainded biofilm cells as much as 2 log CFU/chip on PVC
plastic. However concentration of 80% and 60% of this antibacterial compound
was not able to prevent biofilm formation on both surfaces. The addition of EDTA
into the crude extract of antibacterial compounds LAB EK2 affect the activity of
this compound that caused no inhibition zone to M. fortuitum while the addition of
tween 80 only decreased inhibition zone of this isolate. The crude extract
antibacterial compounds LAB EK2 still had activity inhibiting M. fortuitum at 40
0
C and resistant to pH 2 and pH 10. LAB EK2 was identified as Lactobacillus
agilis.
Keywords: lactic acid bacteria, M. fortuitum, biofilm, fish scales and PVC plastic
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Kata Pengantar
Abstrak
Abstract
Dafar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
i
iii
iv
v
vii
viii
ix
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Manfaat Penelitian
1
1
3
4
4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bakteri Asam Laktat (BAL)
2.2. Mycobacteriosis
2.3. Biofilm
2.4. Proses Pembentukan Biofilm Bakteri
5
5
8
12
13
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Lokasi
3.2. Bahan dan Alat
3.3. Rancangan Percobaan
3.4. Isolasi BAL
3.5. Seleksi BAL Potensial terhadap M. fortuitum
3.6. Identifikasi BAL
3.7. Kurva Pertumbuhan BAL .EK2
3.8. Pembentukan dan Penghitungan Sel Biofilm M. fotrtuitum
3.9. Pengontrolan Sel Biofilm M. fortuitum dengan BAL
3.9.1. Pencegahan Pembentukan Sel Biofilm M. fortuitum
dengan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
3.9.2. Pengendalian Sel Biofilm M. fortuitum
dengan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
3.10. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2
3.10.1. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi pH terhadap M. fortuitum
16
16
16
16
17
17
17
18
18
19
19
19
20
20
Universitas Sumatera Utara
3.10.2. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada EDTA
dan tween 80 terhadap M. fortuitum
20
3.10.3. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi suhu terhadap M. fortuitum
21
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Isolasi Bakteri Asam Laktat dari Sedimen Kolam
4.2. Seleksi BAL Potensial terhadap M. fortuitum
4.3. Kurva Pertumbuhan BAL EK2
4.4. Pembentukan Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC
4.5. Pencegahan Pembentukan Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC
4.6. Pengendalian Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC
4.7. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2
4.7.1. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi pH terhadap M. fortuitum
4.7.2. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada EDTA
dan tween 80 terhadap M. fortuitum
4.7.3. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi suhu terhadap M. fortuitum
4.8. Identifikasi Bakteri
22
22
24
26
28
31
34
36
36
39
40
41
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
42
42
42
DAFTAR PUSTAKA
43
LAMPIRAN
L-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
2.2.1
2.2.2
2.2.3
4.1
4.6
4.7.1
4.7.2
4.7.3
Judul
Jenis-jenis Mycobacterium atipikal yang memiliki
pertumbuhan lambat ( Slow growers )
Jenis-jenis Mycobacterium atipikal yang memiliki
pertumbuhan cepat ( Rapid Grows )
Jenis-jenis antibiotik yang digunakan dalam terapi
infeksi Mycobacterium
Karakteristik morfologi isolat BAL dari Sedimen Kolam
Jumlah sel Biofilm M. fortuitum dengan 100% senyawa
antibakteri EK2 pada permukaan sisik dan plastik hari ke-3
Luas zona hambat terhadap ketahanan senyawa antibakteri
ekstrak kasar BAL EK2 pada berbagai variasi pH
Luas zona hambat senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
EK2 dengan penambahan EDTA dan tween 80
Luas zona hambat senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
EK2 Pada berbagai variasi suhu terhadap M. fortuitum
Halaman
9
10
11
22
34
36
39
41
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
4.1
4.2.1
4.2.2
4.3
4.4.1
4.4.2
4.5.1
4.5.2
Judul
Pewarnaan Gram BAL EK2 usia 15 jam,
isolat merupakan bakteri gram positif (+)
Penataan Basil Berantai
Luas zona hambat isolat BAL EK terhadap
M. fortuitum pada konsentrasi 108 CFU/ml
Luas zona hambat senyawa antibakteri (a)
BAL EK2 (b) BAL EK4 (c) BAL EK7 (d)
BAL EK10 (e) BAL EK 11 terhadap M. fortuitum
Grafik pertumbuhan BAL EK2 pada media NB
berdasarkan waktu inkubasi (jam) ,Optical Density
(OD) λ= 600 nm pada suhu 28 0C
Tipe bentuk sisik ikan (stenoid) dengan
luas permukan + 1 cm2
Jumlah sel biofilm M. fortuitum yang dibentuk
pada berbagai waktu inkubasi di permukaan sisik ikan
dan plastik
Jumlah kepadatan sel biofilm M. fortuitum pada
sisik ikan dan plastik PVC dalam media NB suhu
28 0C selama 1 jam
Jumlah kepadatan sel biofilm M. fortuitum menggunakan
senyawa antibakteri ekstrak kasar EK2 pada berbagai
konsentrasi
Halaman
23
24
25
26
29
29
32
33
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lamp.1
Lamp.2
Lamp.3
Judul
Flowchart Penelitian
Uji Biokimia BAL EK2
Foto Penelitian
Halaman
L-1
L-2
L-3
Universitas Sumatera Utara
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Oleh
DEWI RULIA BR SITEPU
117030029/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
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
DEWI RULIA BR SITEPU
117030029/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Fakultas
: PENGENDALIAN
BIOFILM
Mycobacterium
fortuitum
PADA
PERMUKAAN
SISIK
IKAN
DAN
PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA
ANTIBAKTERI
BAKTERI
ASAM
LAKTAT PERAIRAN TAWAR
: DEWI RULIA BR SITEPU
: 117030029
: Magister Biologi
: 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 Rusmarillin,
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed
NIP. 19660209 199203 1 003
Dr. Sutarman, M.Sc
NIP. 19631026 199103 1 001
NIP.131420019
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
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 sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Agustus 2013
Dewi Rulia Br Sitepu
117030029
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
: Dewi Rulia Br Sitepu
: 117030029
: 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 Mycobacterium fortuitum Pada Permukaan Sisik Ikan
Dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri 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
Dewi Rulia Br Sitepu
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
:
Dr. It Jamilah, M.Sc
Anggota
:
1. Dr. Ir. Herla Rusmarillin, MP
2. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc
3. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc
Lulus Pada Tanggal 24 Agustus 2013
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
A. IDENTITAS
Nama berikut gelar
: Dewi Rulia Br Sitepu, S.Pd., M.Si
Tempat, Langgal Lahir
: Binjai, 29 Oktober 1989
Jenis Kelamin
: Perempuan
Agama
: Islam
Alamat
: Jl. Nenas 1 No.5A Binjai Barat
Orangtua
: Ayah : Drs. Pimpin Sitepu, M.Pd
Ibu
Jumlah saudara
: Tindek Br Tarigan, SE
: Dua
Abang
: (Alm) M. Ridwan Sitepu
Adik
: Andi Hakim Sitepu
HP
: 081370463131
: wiezzaiankk@gmail.com
B. RIWAYAT PENDIDIKAN
Tamat tahun
TK
: TK Tunas Harapan Binjai
1993
SD
: SD Yayasan Perguruan Gajah Mada Binjai
2001
SMP : SMP N 2 Binjai
2004
SMA : SMA N 1 Binjai
2007
Strata 1: Universitas Negeri Medan
2011
Strata 2 : Universitas Sumatera Utara
2013
C. RIWAYAT PEKERJAAN
•
•
Pengajar Biologi di PT. Maestro Binjai dari tahun 2011 sampai 2013.
•
sekarang.
Kepala Bagian Biologi di Optimal Knowledge dari tahun 2013 sampai
Guru Biologi di Yayasan Esa Prakarsa Selesai Langkat dari 2008 sampai
sekarang.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunia Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan Tesis yang
berjudul “ Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum pada Permukaan
Sisik Ikan dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri Bakteri Asam
Laktat Perairan Tawar”. Tesis ini penulis ajukan sebagai syarat untuk
menyelesaikan pendidikan pada Magister Biologi pada Departemen Biologi
Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Tesis ini diselesaikan atas bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu
penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. It Jamilah, M.Sc selaku Pembimbing 1 yang telah sabar mengoreksi
dan memberi arahan
2. Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP selaku Pembimbing yang telah banyak
memberi arahan dan masukan berharga
3. Prof. Dr. Erman Munir,M.Sc selaku dosen Penguji dan dosen mata
kuliah penunjang Tesis yang telah memberikan saran dan arahan yang
berharga
4. Prof. Dr. Dwi Suryanto,M.Sc selaku dosen Penguji yang telah
memberikan arahan dan saran dalam perbaikan Tesis
5. Teman-teman satu tim Diannita Harahap,S.Pd dan Ulfayani Mayasari S.Pd
yang selalu bersama melewati suka dan duka dalam melakukan penelitian
di Laboratorium Mikrobiologi USU
6. Ayahanda terkasih Drs. Pimpin Sitepu,M.Pd dan Ibunda tercinta Tindek
Br Tarigan,SE yang dengan tulus menyemangati dan mendoakan agar
penelitian ini berjalan dengan lancar dan cepat selesai tepat pada waktunya.
Universitas Sumatera Utara
7. Ria, Mirza, Imam, Nurul Fadila, Aan selaku asisten Laboratorium
Deswidya S Hutauruk,S.Pd yang selalu bersama sama melakukan
penelitian dari pagi sampai malam.
8. Nenek tercinta Hj. Djadiken Sitepu yang selalu mendoakan dan
memikirkan setiap langkah dan perbuatan agar penelitian ini berjalan
dengan lancar dan cepat selesai tepat pada waktunya.
9. Keluarga besar Ngesah Tarigan yang selalu mendoakan kesuksesan
penelitian ini dan selalu menjadi inspirasi.
10. Hady
Syafi’i
Sagala,S.Pd
yang
selalu
mendukung,
memotivasi,
menyemangati, dan menemani dalam penelitian dan pembuatan tesis
hingga selesai.
Penulis sangat mengharapkan saran demi kesempurnaan Tesis yang
disusun. Semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
membutuhkan.
Medan,
Agustus 2013
Dewi Rulia Br Sitepu
Universitas Sumatera Utara
Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum pada Permukaan Sisik Ikan
dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri
Bakteri Asam Laktat
Perairan Tawar
ABSTRAK
M. fortuitum merupakan penyebab penyakit Mycobacteriosis pada ikan perairan
tawar yang mengakibatkan exopthalmia, pembengkakan vena dan luka pada
tubuh, warna pucat, lordosis, skoliosis, dan sirip rusak. Penelitian ini bertujuan
untuk mengidentifikasi isolat BAL potensial dalam menghambat pertumbuhan M.
fortuitum, mengetahui kemampuan M. fortuitum membentuk biofilm pada
permukaan sisik ikan dan plastik PVC serta mengetahui kemampuan senyawa
antibakteri ekstrak kasar BAL dalam pencegahan pembentukan sel biofilm M.
fortuitum dan pengendalian sel biofilm M. fortuitum pada konsentrasi 60% (v/v),
80% (v/v), dan 100% (v/v). Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
terhadap M. fortuitum diuji dengan penggunaan EDTA,tween 80, variasi pH, dan
suhu. Isolasi BAL dari sedimen kolam menggunakan media selektif agar MRS,
seleksi BAL dengan uji antagonisme isolat BAL terhadap M. fortuitum
menggunakan metode cakram (paper disk methode). Penanggalan sel biofilm pada
sisik ikan dan plastik PVC menggunakan 0,5 gr micro-glass bead divorteks
selama 2 menit. Untuk menghitung jumlah sel biofilm digunakan metode Total
Plate Count (TPC). Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa BAL EK2 lebih
potensial menghambat pertumbuhan M. fortuitum pada medium agar dengan zona
hambat 7,2 mm. Jumlah sel biofilm tertinggi pada hari ke-3 yaitu 7 log
CFU/lempeng sisik ikan dan 5 log CFU/lempeng plastik PVC. Senyawa
antibakteri ekstrak kasar dengan konsentrasi 100% mengurangi jumlah sel biofilm
sebanyak 3 log CFU/lempeng sisik ikan dan 2 log CFU/lempeng plastik PVC
setelah 1 jam kontak. Konsentrasi 100% mencegah secara total pembentukan
biofilm. Tetapi, pada konsentrasi 80% terjadi penurunan sebanyak 2 log
CFU/lempeng plastik PVC. Sedangkan konsentrasi 80% dan 60% sama sekali
tidak mengalami penurunan jumlah sel pada kedua lempeng. Penambahan EDTA
lebih merusak senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2 dibandingkan tween
80 terjadi penurunan zona hambat terhadap M. fortuitum. Senyawa antibakteri
ekstrak kasar BAL EK2 masih memiliki aktivitas yang menghambat M. fortuitum
pada suhu 40 0C sertatahan terhadap pH 2 dan pH 10. Isolat BAL EK2
diidentifikasi sebagai Lactobacillus agilis.
Kata Kunci: bakteri asam laktat, M. fortuitum, biofilm, sisik ikan dan plastik PVC
Universitas Sumatera Utara
CONTROL OF Mycobacterium fortuitum BIOFILM ON FISH SCALE AND
POLYVINYL CHLORIDE SURFACES WITH ANTIBACTERIAL
COMPOUND OF LACTIC ACID BACTERIAL
FROM FRESH WATER
ABSTRACT
M. fortuitum is a Mycobacteriosis agent on freshwater fish which are exopthalmia,
welling of veins and wounds on the body, pale color, lordosis, scoliosis, and fins
of damaged. This study was aimed to identify the potential of LAB in inhibiting
the growth of M. fortuitum, determine the ability of M. fortuitum in forming
biofilms on the surface of the fish scales and PVC plastic, as well as to determine
the ability of the crude extract of antibacterial compounds LAB to prevent the
formation of biofilm cells M. fortuitum and control the biofilm cells of M.
fortuitum at a concentration of 60% (v/v), 80% (v/v), and 100% (v/v).
Antibacterial compound of M. fortuitum was also characterized by examination of
its reaction to tipes of surfactan which were EDTA and tween 80. Isolation of
LAB from ponds sediment was performed using selective agar media MRS,
selection of LAB was done by antagonism test using paper disc method.
Detachment of biofilm cells on PVC plastic and fish scales surfaces was
performed using 0.5 g of micro-glass bead by vortexing for 2 minutes. The
number of biofilm cells on both surfaces was calculated by Total Plate Count
method (TPC). The result showed that LAB EK2 isolate the most potential in
inhibiting the growth of M. fortuitum on plate agar medium with inhibition zone
of 7.2 mm. The highest number of biofilm cells of M. fortuitum performed on fish
scale was 7 log CFU/chip while on PVC plastic was 5 log CFU/chip on the 3rd
day. The crude extract of antibacterial compound by concentration of 100% from
this isolate able to reduce biofilm cells of M. fortuitum on fish scale as much as 3
log CFU/chip and on PVC plastic was 2 log CFU/chip after 1 hour contact. This
compound by 100% concentration totally inhibited biofilm formation of M.
fortuitum on both surfaces. But, by reducing concentration of this antibacterial
compound to 80 remainded biofilm cells as much as 2 log CFU/chip on PVC
plastic. However concentration of 80% and 60% of this antibacterial compound
was not able to prevent biofilm formation on both surfaces. The addition of EDTA
into the crude extract of antibacterial compounds LAB EK2 affect the activity of
this compound that caused no inhibition zone to M. fortuitum while the addition of
tween 80 only decreased inhibition zone of this isolate. The crude extract
antibacterial compounds LAB EK2 still had activity inhibiting M. fortuitum at 40
0
C and resistant to pH 2 and pH 10. LAB EK2 was identified as Lactobacillus
agilis.
Keywords: lactic acid bacteria, M. fortuitum, biofilm, fish scales and PVC plastic
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Kata Pengantar
Abstrak
Abstract
Dafar Isi
Daftar Tabel
Daftar Gambar
Daftar Lampiran
i
iii
iv
v
vii
viii
ix
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1.2. Rumusan Masalah
1.3. Tujuan Penelitian
1.4. Manfaat Penelitian
1
1
3
4
4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bakteri Asam Laktat (BAL)
2.2. Mycobacteriosis
2.3. Biofilm
2.4. Proses Pembentukan Biofilm Bakteri
5
5
8
12
13
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Lokasi
3.2. Bahan dan Alat
3.3. Rancangan Percobaan
3.4. Isolasi BAL
3.5. Seleksi BAL Potensial terhadap M. fortuitum
3.6. Identifikasi BAL
3.7. Kurva Pertumbuhan BAL .EK2
3.8. Pembentukan dan Penghitungan Sel Biofilm M. fotrtuitum
3.9. Pengontrolan Sel Biofilm M. fortuitum dengan BAL
3.9.1. Pencegahan Pembentukan Sel Biofilm M. fortuitum
dengan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
3.9.2. Pengendalian Sel Biofilm M. fortuitum
dengan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
3.10. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2
3.10.1. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi pH terhadap M. fortuitum
16
16
16
16
17
17
17
18
18
19
19
19
20
20
Universitas Sumatera Utara
3.10.2. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada EDTA
dan tween 80 terhadap M. fortuitum
20
3.10.3. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi suhu terhadap M. fortuitum
21
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Isolasi Bakteri Asam Laktat dari Sedimen Kolam
4.2. Seleksi BAL Potensial terhadap M. fortuitum
4.3. Kurva Pertumbuhan BAL EK2
4.4. Pembentukan Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC
4.5. Pencegahan Pembentukan Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC
4.6. Pengendalian Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC
4.7. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2
4.7.1. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi pH terhadap M. fortuitum
4.7.2. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada EDTA
dan tween 80 terhadap M. fortuitum
4.7.3. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi suhu terhadap M. fortuitum
4.8. Identifikasi Bakteri
22
22
24
26
28
31
34
36
36
39
40
41
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
5.2. Saran
42
42
42
DAFTAR PUSTAKA
43
LAMPIRAN
L-1
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor
2.2.1
2.2.2
2.2.3
4.1
4.6
4.7.1
4.7.2
4.7.3
Judul
Jenis-jenis Mycobacterium atipikal yang memiliki
pertumbuhan lambat ( Slow growers )
Jenis-jenis Mycobacterium atipikal yang memiliki
pertumbuhan cepat ( Rapid Grows )
Jenis-jenis antibiotik yang digunakan dalam terapi
infeksi Mycobacterium
Karakteristik morfologi isolat BAL dari Sedimen Kolam
Jumlah sel Biofilm M. fortuitum dengan 100% senyawa
antibakteri EK2 pada permukaan sisik dan plastik hari ke-3
Luas zona hambat terhadap ketahanan senyawa antibakteri
ekstrak kasar BAL EK2 pada berbagai variasi pH
Luas zona hambat senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
EK2 dengan penambahan EDTA dan tween 80
Luas zona hambat senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
EK2 Pada berbagai variasi suhu terhadap M. fortuitum
Halaman
9
10
11
22
34
36
39
41
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor
4.1
4.2.1
4.2.2
4.3
4.4.1
4.4.2
4.5.1
4.5.2
Judul
Pewarnaan Gram BAL EK2 usia 15 jam,
isolat merupakan bakteri gram positif (+)
Penataan Basil Berantai
Luas zona hambat isolat BAL EK terhadap
M. fortuitum pada konsentrasi 108 CFU/ml
Luas zona hambat senyawa antibakteri (a)
BAL EK2 (b) BAL EK4 (c) BAL EK7 (d)
BAL EK10 (e) BAL EK 11 terhadap M. fortuitum
Grafik pertumbuhan BAL EK2 pada media NB
berdasarkan waktu inkubasi (jam) ,Optical Density
(OD) λ= 600 nm pada suhu 28 0C
Tipe bentuk sisik ikan (stenoid) dengan
luas permukan + 1 cm2
Jumlah sel biofilm M. fortuitum yang dibentuk
pada berbagai waktu inkubasi di permukaan sisik ikan
dan plastik
Jumlah kepadatan sel biofilm M. fortuitum pada
sisik ikan dan plastik PVC dalam media NB suhu
28 0C selama 1 jam
Jumlah kepadatan sel biofilm M. fortuitum menggunakan
senyawa antibakteri ekstrak kasar EK2 pada berbagai
konsentrasi
Halaman
23
24
25
26
29
29
32
33
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lamp.1
Lamp.2
Lamp.3
Judul
Flowchart Penelitian
Uji Biokimia BAL EK2
Foto Penelitian
Halaman
L-1
L-2
L-3
Universitas Sumatera Utara