Aktivitas antimikroba sediaan biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon ( Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan kitosan terhadap Staphylococcus aureus - USD Repository

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

AKTIVITAS ANTIMIKROBA SEDIAAN BIOMATERIAL SELULOSA

BAKTERI DARI LIMBAH KETELA POHON (Manihot utilissima Pohl.)

DENGAN PENAMBAHAN KITOSAN TERHADAP Staphylococcus aureus

SKRIPSI

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm)

  Program Studi Farmasi Oleh :

  Haris Witantyo NIM: 098114118

  

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

HALAMAN PERSEMBAHAN

  

“LEBIH BAIK BERJALAN SATU

LANGKAH, DARIPADA LARI

DITEMPAT”

(Witono)

  

"Kita harus menghadapi mereka dengan budi bahasa yang manis

dan kesabaran yang tinggi agar bisa mengalahkan mereka"

(Gregorius)

  Karya ini penulis persembahkan kepada: Allah Bapa Yang Maha Kuasa dan Bunda Maria Orang tua (Mama-Sri Sulistyaningtyas & Papa-Witono) Kakak Putrantyono Dik Elisabet Deti Kurniawati Teman-teman satu tim skripsi Romo Al. Dwi Prasetyo Teman-teman OMK Paroki Gereja St. Theresia Sedayu Almamater Mereka yang mau berjuang untuk menggapai cita-cita dan tetap percaya pada-Nya I love you all, Tuhan beserta kita Sekarang dan selama- lamanya…

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

PRAKATA

  Puji Syukur kepada Tuhan Yang Maha Pengasih dan Penyayang atas berkat, rahmat dan penyertaan-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Skripsi yang berjudul

  “Aktivitas Antimikroba Sediaan Biomaterial Selulosa Bakteri dari Limbah Ketela Pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan Penambahan Kitosan Terhadap Staphylococcus

  

aureus ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk memperoleh

“ gelar Sarjana Strata Satu Program Studi Ilmu Farmasi (S.Farm).

  Penulis mengalami berbagai kesulitan, hambatan, dan masalah dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Namun dengan adanya bantuan dari berbagai pihak, akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi. Oleh karena itu, atas segala bantuan yang telah diberikan dengan segenap kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Bapak Ipang Djunarko, M.Sc., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Ibu Dr. Eli Rohaeti selaku Dosen Pembimbing Utama dan penguji yang telah memberikan bantuan, dukungan semangat, perhatian, bimbingan, perhatian serta meluangkan waktu untuk berdiskusi bersama Penulis selama proses penyusunan proposal hingga penyelesaian skripsi ini.

  3. Bapak Yohanes Dwiatmaka, M.Si., selaku Dosen Penguji yang telah meluangkan waktu untuk menguji serta memberi beberapa masukan terkait skripsi Penulis.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  4. Bapak Prof. Dr. C.J. Soegihardjo, Apt., selaku Dosen Penguji yang telah meluangkan waktu untuk menguji serta memberi beberapa masukan terkait skripsi Penulis.

  5. Ibu Rini Dwiastuti, M.Si., Apt., selaku kepala Laboratorium Farmasi, terima kasih atas ijin yang diberikan kepada penulis untuk melakukan penelitian di Laboratorium Mikrobiologi Farmasi.

  6. Staf Laboratorium Mikrobiologi Balai Kesehatan Yogyakarta atas pendampingannya dalam melakukan penelitian.

  7. Mbak L. Venita Kusumaningrum beserta keluarga, terima kasih atas perhatian dan nasehat-nasehat yang diberikan kepada penulis pada saat pengerjaan skripsi.

  8. Arvi Mahendra dan Yustisia Larassetyaningtyas yang telah bersedia menemani penulis dalam melakukan penelitian di Laboratorium, terima kasih atas kebaikan, semangat, nasehat, dukungan serta bantuan dan masukan-masukan kepada penulis, tidak lupa terima kasih atas keakraban, suka dan duka yang telah kita alami selama pengerjaan skripsi.

  9. Michael Raharja Gani, Anugerah Adhi Laksana, David Chandra Putra terima kasih karena telah membantu penulis memperoleh judul metode penelitian, data penelitian serta diskusi-diskusi dalam penyusunan skripsi.

  10. Hendy Larsen, Dian Asisi, Thomas Indra Waskita, Baktiman, Elisa Telamiana, Lia, Catur Yanuarto, Kun Charli, Saka Adhiyudha, Putut Wibisono, Augustinus Teti, Wisnu Brahmana P., Febrin Nessy Triana, Anastasia Tri P., Lia Susanti, Nindyati, Novia Sarwoningtyas, Niken Ambar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Sayekti, Inggrid Sili, dan teman-teman lain yang telah memberikan kenangan, kebahagiaan, dan kebersamaan pada saat-saat itu.

  11. Mbak Fransisca Devi Dju, Agatha Ratri P., Alfonsus Hepi, Adi Wirasaputra, Dessyntha, Paulus Setya Dharma, Valentinus, Widi A. Putra, serta teman-teman kakak angkatan yang telah berproses, menjalin pertemanan, dan membantu penulis dalam berorganisasi.

  12. Teman-teman kelompok I TITRASI 2009 atas pertemanan, perkenalan, sebagai batu loncatan penulis awal melangkah di Farmasi.

  13. B. Trifina, V. P. Pradipta, F. Kristi, R. Meita P., Rita D. V., A. Yossy K.,

  B. C. Lalita P., Agnes Demetria, dan teman-teman lain yang sudah membuat hidup penulis menjadi lebih berwarna.

  14. Semua teman-teman angkatan 2009 terima kasih khususnya kelas C atas pertemanan dan kebersamaan yang telah kita lalui.

  15. Laboran-Laboran di Laboratorium Farmasi, Pak Mukminin, Pak Parlan, Mas Sigit, Mas Wagiran atas bantuan dan keramahannya selama penulis melakukan penelitian.

  16. Almamater SMA N TIRTONIRMOLO beserta guru-guru, atas bimbingan pengajaran kepada penulis.

  17. Keluarga besar Fakultas Farmasi Sanata Dharma yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih telah memberikan pelajaran hidup berharga di Farmasi, sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini.

  Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak kesalahan dan kekurangan mengingat keterbatasan kemampuan dan pengetahuan penulis.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak. Akhir kata, semoga laporan ini dapat berguna bagi pembaca terutama bagi perkembangan ilmu pengetahuan.

  Penulis

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR ISI

  Halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ..................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ..................................v HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ vi

  

  

ABSTRACT ........................................................................................................... xxi

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  1.

  2.

  

  

  

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

  

   BIOGRAFI PENULIS ...........................................................................................91

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR TABEL

  Halaman Tabel I. Kandungan gizi akar ketela pohon per 100 g bahan .............................20 Tabel II. Hasil korelasi dari serapan inframerah selulosa dan kitosan................23 Tabel III. Hasil pengamatan sifat fisik membran ..................................................49 Tabel IV. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba sampel biomaterial ..............61 Tabel V. Hasil perhitungan % daya hambat selulosa+gliserol+kitosan masing- masing replikasi ...................................................................................68

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman Gambar 1. Struktur selulosa bakteri ................................................................10 Gambar 2. Struktur dinding sel bakteri Gram positif .....................................14 Gambar 3. Struktur dinding sel S. aureus .......................................................15 Gambar 4. Struktur kitosan .............................................................................16 Gambar 5. Metode mengkonstruksi garis dasar dalam spektra infra merah ...21 Gambar 6. Spektra inframerah dari selulosa bakteri dan kitosan ...................22 Gambar 7.a Foto SEM selulosa bakteri ............................................................25 Gambar 7.b Foto SEM kitosan ..........................................................................25 Gambar 8. Difraktogram XRD dari selulosa bakteri dan kitosan ...................26 Gambar 9. Membran kitosan ...........................................................................44 Gambar 10. Lapisan pelikel membran selulosa+gliserol ..................................46 Gambar11. Selulosa bakteri+gliserol (SG) ......................................................47 Gambar 12. Bagan biosintesis selulosa ............................................................47 Gambar 13. Spektra IR kitosan .........................................................................50 Gambar 14. Spektra IR selulosa bakteri + gliserol (SG) ..................................52 Gambar 15. Spektra IR selulosa bakteri+gliserol+kitosan (SGK) ....................52 Gambar 16. Penampang cross section sampel S dan SGK perbesaran 100x ....54 Gambar 17.a. Foto permukaan SEM selulosa (S) (perbesaran 1000x) ................54 Gambar 17.b. Foto permukaan SEM SGK (perbesaran 1000x) .........................54 Gambar 18.a. XRD Selulosa bakteri ketela pohon ..............................................56 Gambar 18.b. XRD Selulosa bakteri-gliserol-kitosan (SGK) ..............................57

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Gambar 19. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba membran selulosa ...........62 Gambar 20. Hasil pengamatan biodegradasi membran selulosa ........................62 Gambar 21. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba membran kitosan ............63 Gambar 22. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba membran SGK ................64 Gambar 23. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba kontrol negatif as. asetat ..69 Gambar 24. Hasil pengamatan aktivitas antimikroba kontrol positif amoxicilin 69

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Halaman Persamaan 1. Rumus perhitungan absorbansi menurut hukum Lambert-Beer ......20 Persamaan 2. Rumus perhitungan absorbansi ........................................................21 Persamaan 3. Rumus perhitungan DD ...................................................................24 Persamaan 4. Rumus perhitungan % kristalinitas ..................................................26

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR LAMPIRAN

  Halaman Lampiran 1. Sertifikat hasil uji S. aureus .............................................................. 79

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

AKTIVITAS ANTIMIKROBA SEDIAAN BIOMATERIAL SELULOSA

BAKTERI DARI LIMBAH KETELA POHON (Manihot utilissima Pohl.)

DENGAN PENAMBAHAN KITOSAN TERHADAP Staphylococcus aureus

  

INTISARI

  Penelitian ini bertujuan untuk membuat selulosa bakteri yang berasal dari limbah ketela pohon yang kemudian ditambahkan gliserol dan kitosan sebagai biomaterial penutup luka. Penelitian ini juga bertujuan untuk mempelajari aktivitas antimikroba biomaterial selulosa dari limbah ketela pohon yang ditambahkan kitosan terhadap Staphylococcus aureus.

  Biomaterial selulosa bakteri+gliserol+kitosan (SGK) dipersiapkan melalui proses fermentasi limbah ketela pohon oleh Acetobacter xylinum selama 10 hari. Membran yang didapat kemudian direndam di dalam larutan kitosan 2% pada suhu ruang selama 7 hari. Analisis selulosa bakteri yang terbentuk meliputi analisis gugus fungsi, kristalinitas, dan pengamatan permukaan selulosa dengan SEM (Scanning Electron Microscopy). Pengujian berikutnya yaitu pengujian untuk melihat aktivitas antimikroba dengan metode difusi cakram (disk). Hasil yang diperoleh adalah % daya hambat dari sediaan selulosa-kitosan dan dibandingkan dengan kontrol positif yaitu Amoxicillin. Aktivitas antimikroba terlihat dari % daya hambat biomaterial selulosa-kitosan terhadap Staphylococcus aureus .

  Biomaterial selulosa bakteri+gliserol+kitosan (SGK) menunjukkan adanya zona hambat. Selulosa bakteri tanpa penambahan kitosan tidak menunjukkan zona hambat. Aktivitas antimikroba dari SGK memiliki potensi kekuatan antimikroba sedang, dilihat dari rata-rata diameter zona hambat yang dihasilkan, yaitu sebesar 8,8 mm dengan % daya hambat yang dihasilkan yaitu sebesar 25,2%. Hal ini menunjukkan adanya potensi antimikroba pada sediaan biomaterial SGK.

  Kata Kunci : aktivitas antimikroba, biomaterial selulosa bakteri, ketela pohon (Manihot utilissima Pohl.), kitosan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

ACTIVITY OF ANTIMICROBIAL BACTERIAL CELLULOSE

BIOMATERIAL PREPARATION FROM CASSAVA WASTE (Manihot

utilissima Pohl.) WITH ADDITION OF CHITOSAN AGAINST

Staphylococcus aureus

  

ABSTRACT

  This research aimed prepare a biomaterial wound dressing by generating bacterial cellulose from the production-waste of cassava which is added by glycerol and chitosan. This research also aimed at studying the activity of antimicrobial biomaterial cellulose derived from production-waste of cassava added with chitosant towards Staphylococcus aureus.

  Cellulose biomaterial bacteria + glycerol + chitosant (SGK) were prepared after 10 days of fermentation process of production-waste of cassava by

  

Acetobacterxylinum . Membranes obtained were then soaked into solution of 2%

  chitosant at room temperature for 7 days. Analysis of formed bacterial cellulose included analysis of function cluster, crystalline, and cellulose surface observation by SEM (Scanning Electron Microscopy). The next test was to find out the antimicrobial activity by disc diffusion method. The result was the percentage (%) of inhibition of cellulose-chitosan specimen compared to the positive control, Amoxicillin. Antimicrobial activity was seen from the percentage (%) of inhibition of cellulose-chitosan biomaterial against Staphylococcus aureus.

  Cellulose biomaterial bacteria + glycerol + chitosan (SGK) showed that the blocking-zone occurs. Bacterial cellulose without the addition of chitosan did not show the occurrence of blocking zone. Antimicrobial activity of SGK has an averaged potential strength, seen from the average diameter of the blocking zone 8.8 mm and the percentage (%) of the blocking strength is 25.2%. This result indicated that the antimicrobial potential towards SGK biomaterials specimen occured. Keywords: antimicrobial activity, bacterial cellulose, cassava (Manihot utilissima Pohl.), chitosan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Ketela pohon menjadi bahan pangan pokok setelah beras dan jagung di

  kalangan masyarakat Indonesia. Disamping, harga relatif murah, ubi kayu dapat tumbuh dimana saja sekalipun di daerah yang kurang subur asalkan beriklim tropis. Ketela pohon bisa langsung dijadikan bahan makanan, serta juga dapat dijadikan bahan dasar pada industri makanan dan bahan baku industri pakan.

  Selain itu digunakan pula pada industri farmasi (obat-obatan) (Najiyati, 1998).

  Banyak industri pengolahan ketela pohon di Indonesia yang mengolah limbah tidak dilakukan dengan baik bisa menimbulkan berbagai permasalahan bagi lingkungan sekitar. Limbah cair sisa pengendapan pati dapat menyebabkan bau tidak sedap dan penyakit. Air sisa pengendapan pati ini sebenarnya mempunyai potensi menjadi bahan baku pada produksi nata dikarenakan kandungan karbohidrat tinggi dan zat-zat lain yang ada didalamnya (Suprapti, 2005).

  Sebagian besar ubi kayu diolah secara home industry untuk pembuatan tapioka. Pada pengolahan ubi kayu ini selain dihasilkan bahan baku produk berupa tepung tapioka, juga akan dihasilkan limbah berupa limbah padat maupun limbah cair (Prayitno, 2008). Proses pembuatan tapioka memerlukan air untuk memisahkan pati dari serat. Pati yang larut dalam air harus dipisahkan. Teknologi yang ada belum mampu memisahkan seluruh pati yang terlarut dalam

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2

air, sehingga limbah cair yang dilepaskan ke lingkungan masih mengandung pati

(Hanifah, Saeni, Adijuwana, Bintoro, 1999). Limbah cair akan mengalami dekomposisi

secara alami diperairan dan menimbulkan bau yang tidak sedap. Bau tersebut dihasilkan

pada proses penguraian senyawa yang mengandung nitrogen, sulfur dan fosfor dari bahan

berprotein (Zaitun, 1999).

  Untuk menghindari pencemaran lingkungan yang dikarenakan tidak adanya proses pengolahan dan pembuangan yang tepat, maka dilakukan upaya untuk memanfaatkan limbah cair dari pembuatan tapioka. Limbah cair dari pembuatan tapioka ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan selulosa.

  Limbah cair produksi tapioka tersebut melewati proses fermentasi menggunakan Acetobacter xylinum. Produk nata de cassava berbentuk gel, tekstur kenyal, warna putih agak transparan, mengkilap atau glossy, licin, aroma netral, rasa tawar. Nata de cassava secara biokimia adalah untaian atau rajutan selulosa yang dihasilkan dan disekresikan oleh sel-sel A. xylinum yang menjerap air. Selulosa dihasilkan oleh A. xylinum melalui proses asimilasi pengubahan gula sederhana gula glukosa, menjadi senyawa karbohidrat yang lebih kompleks berupa selulosa.

  Dengan cara kerja yang sama dengan membentuk nata de cassava, limbah cair dari cucian ketela pohon ini dapat digunakan dalam membentuk suatu selulosa bakteri. Selulosa bakteri ini dapat dibentuk dari bahan alam yang cukup mengandung nutrisi melalui proses fermentasi yang dilakukan oleh bakteri (Rohaeti, 2010).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Selulosa bakteri adalah selulosa yang diproduksi oleh bakteri asam asetat dan memiliki beberapa keunggulan dibandingkan selulosa yang berasal dari tumbuhan. Keunggulan tersebut di antaranya memiliki kemurnian yang tinggi, struktur jaringan yang sangat baik, kemampuan degradasi tinggi, dan kekuatan mekanik yang unik (Takayasu and Fumihiro, 1997). Selulosa bakteri ini memiliki kelemahan, yaitu mudah menyerap cairan sehingga mudah terkontaminasi oleh mikroba, selain itu menurut Seichi Tokura (2008), selulosa bakteri tidak memiliki aktivitas antimikroba untuk mencegah infeksi pada luka.

  Untuk mengatasi kelemahan tersebut, maka dapat dilakukan modifikasi dengan cara penambahan suatu bahan lain pada selulosa bakteri tersebut (Ciechanska, 2004). Dalam kasus ini, modifikasi ditujukan dapat memberikan sifat bakteriostatik pada selulosa bakteri. Bahan yang ditambahkan diantaranya adalah kitosan. Kitosan adalah produk terdeasetilasi dari kitin yang merupakan polimer alami kedua terbanyak di alam setelah selulosa, yang banyak terdapat pada serangga, crustaceae, dan fungi (Sandford, 2003). Kitosan bersifat tidak toksik, biokompatibilitas, biodegrabilitas, bioadhesif, dan mudah dimodifikasi secara kimia sehingga berpotensi besar untuk diaplikasikan dalam dunia farmasi (Burkatovskaya, 2006; Kumar, Joydeep,mand Tripathi, 2004).

  Selulosa bakteri yang dimodifikasi dengan kitosan, memiliki kelebihan yaitu terciptanya kombinasi dari sifat

• – sifat keduanya, sehingga tercipta suatu peningkatan biokompatibilitas dan bioaktivitas. Penggabungan segmen kitosan dalam selulosa dapat menciptakan suatu materi yang sesuai dengan pembuluh darah, serta adanya polisakarida dapat menciptakan efek elastisitas dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  permukaan antitrombogenik yang baik (Ciechanska, Wietecha, Kazmierczak, Kazimierczak, 2010).

  Penambahan plasticizer dalam pembuatan polimer baik polimer alam maupun sintesis secara umum bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik polimer. Komponen utama dalam lapisan polimer biodegradable adalah polimer pembentuk massa dan plasticizer. Penambahan plasticizer ini dibutuhkan untuk menurunkan kerapuhan/kekakuan polimer yang disebabkan oleh kuatnya gaya intermolekular. Plasticizer yang digunakan adalah gliserol yang akan menyelingi ruang antar rantai polimer, mengganggu ikatan hidrogen dan meregangkan rantai polimer, sehingga kemampuan elongasi polimer akan meningkat (Gontard, Guilbert, Cuq, 1992).

  Penambahan gliserol pada penelitian ini dikarenakan senyawa poliol (polihidroksi termasuk gliserol) banyak dimanfaatkan sebagai bahan pemlastis.

  Dengan adanya gliserol, diharapkan dapat mempengaruhi sifat fisik dan mekanis suatu polimer seperti kekuatan tarik, elastisitas kekerasan, sifat listrik dan sebagainya.

  Penelitian ini merupakan suatu penelitian untuk penemuan polimer kombinasi antara selulosa bakteri-gliserol-kitosan (SGK) yang memanfaatkan limbah rumah tangga yaitu limbah cair ketela pohon (ubi kayu) sebagai material penutup luka. Penambahan gliserol dan kitosan pada penelitian ini dimaksudkan agar selulosa yang terbentuk tidak mudah rapuh, elastis, dan mampu memberikan aktivitas antimikroba. Biomaterial yang dihasilkan ini diujikan untuk mengetahui aktivitas antimikroba terhadap Staphylococcus aureus.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  1. Rumusan masalah

  a. Bagaimana karakteristik (gugus fungsi, struktur morfologi, dan kristalinitas) biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan gliserol dan kitosan?

  b. Bagaimana aktivitas antimikroba biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan gliserol dan kitosan terhadap Staphylococcus aureus dilihat dari % daya hambat? 2.

   Keaslian penelitian

  Penelitian yang terkait dengan “Aktivitas Antimikroba Sediaan Biomaterial Selulosa Bakteri dari Limbah Ketela Pohon (Manihot utilissima) dengan Penambahan Gliserol dan Kitosan Terhadap Staphylococcus aureus

  ” pernah dilakukan oleh Seiichi Tokura dengan judul “Impregnation of silver

  nanopartikel into bacterial cellulose for antimicrobial wound dressing

  ” dimana pada penelitian ini, didapatkan hasil bahwa selulosa bakteri memiliki aktivitas antimikroba terhadap Staphylococcus aureus. Namun penelitian yang menggunakan limbah ketela pohon sebagai bahan dasar selulosa bakteri ditambahkan kitosan untuk pengujian antimikroba sejauh yang peneliti ketahui belum pernah dilakukan.

  3. Manfaat penelitian

  a. Manfaat teoritis : Penelitian ini diharapkan dapat memperkaya ilmu pengetahuan tentang pembuatan biomaterial selulosa bakteri dari limbah rumah tangga untuk keperluan biomedis.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  b. Manfaat metodologis: Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu metode pengembangan selulosa bakteri sebagai penutup luka dari limbah- limbah yang tidak digunakan.

  c. Manfaat praktis: Penelitian ini diharapkan dapat menjadi alternatif penutup luka yang dibuat dari limbah ketela pohon yang bersifat ramah lingkungan.

B. Tujuan

  1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik (gugus fungsi, struktur morfologi, dan kristalinitas) biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon dengan penambahan gliserol dan kitosan.

  2. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas antimikroba biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon dengan penambahan gliserol dan kitosan terhadap Staphylococcus aureus dilihat dari % daya hambat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Ketela Pohon Menurut Rukmana (1997) klasifikasi tanaman ketela pohon adalah

  sebagai berikut: Kerajaan : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub Divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Genus : Manihot Spesies : Manihot utilissima Pohl.

  Ketela pohon nama lain dari singkong merupakan tanaman yang mirip semak dapat tumbuh sekitar 6-8 kaki (1,83

• – 2,44 meter). Tanaman ini memiliki batang tegak yang halus dan kenampakan mirip tanaman ganja. Daunnya besar, berwarna hijau tua, tangkai daun kemerahan,dan berbentuk terbagi 7. Batang mengandung getah putih, dan memiliki nodus yang merupakan tempat munculnya tanaman baru. Akarnya digunakan sebagai bahan pangan dan patinya digunakan dalam industri lem dan tapioka (Stephens, 2009).

  Ketela pohon akan menghasilkan akar tuberous yang memiliki kandungan pati yang tinggi, yang berperan sebagai sumber karbohidrat utama.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  8 Vitamin A (SI) 0,00

  Selulosa berbentuk gel, tekstur kenyal, warna putih agak transparan, mengkilap atau glossy, licin, aroma netral, rasa tawar. Selulosa merupakan polisakarida rantai lurus. Dalam reaksi hidrolisis, selulosa menghasilkan monomer

  Polimer ini memiliki gugus hidroksi bebas pada atom karbon C-2, C-3, dan C-6 (Klemm, Schamuderz, Heinze, 2010).

  Selulosa merupakan senyawa menyerupai serabut liat, tidak larut air, secara alami terdapat pada kayu, kapas dan pada tumbuhan lainnya. Selulosa adalah homopolimer polidispers linier, yang terdiri dari unit

   Selulosa

  12 Bagian yang dapat dimakan (%) 75,00 Keterangan: kal = kalori; g = gram; mg =milligram; SI = Satuan Internasional B.

  11 Air (g) 62,50

  10 Vitamin C (mg) 30,00

  9 Vitamin B1 (mg) 0,06

  7 Zat Besi (mg) 0,70

  Akar ketela pohon mengandung kalori dalan jumlah tinggi, vitamin, mineral, dan

  6 Fosfor (mg) 40,00

  5 Kalsium (mg) 33,00

  4 Karbohidrat (g) 34,70

  3 Lemak (g) 0,30

  2 Protein (g) 1,20

  1 Kalori (kal) 146,00

  R.I. 1981) No. Kandungan Unsur Gizi Ketela Pohon Putih

  gizi ketela pohon per 100 g bahan adalah sebagai berikut : Tabel. I Kandungan Gizi Akar Ketela Pohon per 100 g bahan (Depkes

  

dietary fiber (Li, Zhu, Zeng, Zhang, Ye, Ou, Rehman, 2010). Adapun kandungan

• – unit D- glukopiranosa/ AGU yang terikat melalui ikatan β-1,4- glikosida secara selektif.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  D-glukosa. Selulosa merupakan konstituen utama pada kertas dan tali. Turunan dari selulosa antara lain : selulosa nitrat, selulosa asetat, dan etil selulosa yang secara luas digunakan pada industri plastik (Gupta, 2010).

  Dari hasil pemeriksaan selulosa menggunakan sinar X mununjukkan bahwa selulosa terdiri atas rantai linear dari unit selobiosa, yang oksigen cincinnya berselang- seling dengan posisi “ke depan” dan “ke belakang”. Molekul linear ini yang mengandung rata-rata 5000 unit glukosa, beragregasi menghasilkan fibril yang terikat bersama oleh ikatan hydrogen di antara hidroksil- hidroksil pada rantai yang bersebelahan. Selulosa memiliki ikatan hidrogen yang kuat, hal ini menyebabkan tidak dapat larut dalam air, meskipun memiliki banyak gugus hidroksil dan bersifat polar (Hart, Craine, Hart, 2003).

C. Selulosa Bakteri

  Selulosa yang diperoleh dari proses fermentasi adalah sejenis polisakarida mikrobial yang tersusun oleh serat selulosa yang dihasilkan oleh strain xylinum, subspesies dari Acetobacter aceti, bakteri non-patogen, yang dinamakan sebagai selulosa bakterial atau selulosa yang diperoleh dari fermentasi.

  Aplikasi dari selulosa bakteri sangat luas, di antaranya dalam bidang membran, elektronik, tekstil, dan terutama di bidang biomedis. Hal ini dilatarbelakangi karena keunggulannya dalam hal porositas, absorbsi terhadap air, sifat mekanik, dan biokompatibilitas (Chawla, Bajaj, Survase dan Singhal, 2009).

  Keunggulan selulosa bakteri adalah dalam hal porositas, absorbsi terhadap air, sifat mekanik, dan biokompatibilitas. Sifat selulosa bakteri mirip

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  dengan kulit manusia, sehingga dapat digunakan sebagai kulit pengganti dalam luka bakar (Ciechańska, 2004).

  Adapun struktur selulosa bakteri ditunjukkan pada Gambar 1.

  Gambar 1. Struktur selulosa bakteri (Festucci-Buselli, Otoni, and Joshi, 2007).

  Selulosa bakteri merupakan polimer alam yang sifatnya menyerupai hidrogel yang diperoleh dari polimer sintetik ; selulosa bakteri menunjukkan kandungan air yang tinggi (98-99%), daya serap yang baik terhadap cairan, bersifat non-allergenik, dan dapat disterilisasi tanpa mempengaruhi karakteristik dari bahan tersebut (Ciechańska, 2004).

  Selulosa bakteri tersusun oleh serat selulosa yang lebih baik yang dihasilkan oleh bakteri. Setiap serat tunggal dari selulosa bakteri mempunyai diameter 50 nm, dan selulosa bakteri terdapat dalam bentuk kumpulan serat-serat tunggal yang berdiameter sekitar 0,1-0,2 nm. Panjang seratnya tidak dapat ditentukan karena kumpulan serat-serat tunggal selulosa saling melilit satu sama

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  lain membentuk struktur jaringan. Sebagai pembandingnya diameter dari selulosa bentuk kristalin adalah 10

• – 30 nm (Philips and Williams, 2000). Selulosa bakteri mempunyai beberapa keunggulan antara lain: kemurnian

  3

  tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara 300-900 kg/m , kekuatan tarik tinggi, elastis, dan terbiodegradasi (Krystynowicz, 2001).

  Aplikasi selulosa bakteri dalam bidang biomedis pada luka yang ingin disembuhkan dengan efektif, luka harus dijaga agar tetap dalam kondisi basah.

  Penutup luka yang baik, tidak mengiritasi kulit, permeable terhadap uap dan melindungi jaringan tubuh bagian dalam terhadap cedera mekanis dan infeksi.

  Penutup luka dari kulit babi atau kulit jenazah manusia telah digunakan, tetapi bahan tersebut mahal dan hanya digunakan untuk waktu yang singkat (Ciechańska, 2004).

  Selulosa bakteri dapat digunakan sebagai pengganti kulit untuk merawat luka bakar yang serius karena karakteristiknya yang mirip seperti kulit manusia.

  (Ciechanska, 2004). Selulosa bakteri juga mempunyai kerangka jaringan yang sangat baik dan hidrofilisitas yang tinggi sehingga dapat digunakan sebagai pembuluh darah buatan yang sesuai untuk pembedahan mikro (Hoenich, 2006).

  D.

   Acetobacter xylinum

  Bakteri Actobacter xylinum tumbuh baik dalam media yang memiliki pH

  3

• – 4. Jika pH lebih dari 4 atau kurang dari 3, proses fermentasi tidak akan bisa berjalan sempurna. Suhu optimum untuk pertumbuhan Acetobacter xylinum adalah 26 C (Warisno, 2004).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Adapun klasifikasi bakteri Acetobacter xylinum (Stang, 2012) adalah sebagai berikut: Kerajaan : Bacteria Filum : Proteobacteria Kelas : Alphaproteobacteria Ordo : Rhodospirillales Famili : Acetobacteraceae Genus : Acetobacter Spesies : Acetobacter xylinum

  Secara fisik Acetobacter xylinum mampu mengoksidasi glukosa menjadi rantai atau polimer panjang yang disebut dengan polisakarida atau selulosa berupa serat

• – serat putih yang secara bertahap dari lapisan tipis pada awal fermentasi hingga mencapai ketebalan sekitar 12 mm pada akhir fermentasi, kemudian disebut sebagai nata yang merupakan metabolit sekunder. Metabolit primer bakteri ini berupa asam asetat, air dan energi (Nainggolan, 2009).

  Acetobacter xylinum mempunyai sifat sensitif terhadap perubahan sifat

  fisik misalnya adanya goncangan akan menyebabkan nata yang terbentuk di permukaan cairan menjadi turun, dan perubahan sifat kimia misalnya pH yang sangat rendah mengakibatkan pertumbuhan Acetobacter xylinum terhambat. Akibat yang ditunjukkan oleh terhambatnya pertumbuhan Acetobacter xylinum adalah nata yang dihasilkan tipis dan lunak, atau kemungkinan yang paling tidak menguntungkan adalah tidak terbentuknya nata (Endang, 1993).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Acetobacter xylinum berbentuk elips atau tongkat yang melengkung.

  Kultur yang masih muda merupakan bakteri gram negatif, sedangkan kultur yang sudah agak tua merupakan bakteri dengan gram yang bervariasi. Acetobacter merupakan bakteri aerob, yang memerlukan respirasi dalam metabolisme.

  

Acetobacter dapat mengoksidasi etanol menjadi asam asetat, juga dapat

  mengoksidasi asetat dan laktat menjadi CO dan H O (Warisno, 2004). Selulosa

  2

  2

  bakteri mirip dengan kulit manusia, sehingga selulosa bakteri dapat digunakan sebagai kulit pengganti dalam luka bakar (Ciechańska, 2004).

  E.

   Stphylococcus aureus Staphylococcus aureus merupakah salah satu bakteri Gram positif yang

  ditemukan saat kulit mengalami luka/infeksi (Lay & Sugyo, 1992). Ciri bakteri Gram positif adalah : memiliki struktur yang tebal (15-80 nm); dinding sel berlapis tunggal; memiliki kandungan lipid yang rendah (1-4%); dinding sel terdiri dari peptidoglikan yang lebih dari 50% bobot kering, ada asam teikoat (Pelczar & Chan, 1986)

  Peptidoglikan adalah suatu polimer yang terdiri dari tiga macam bahan pembangun, yaitu asam N-asetil-glukosamin (AGA), Asam N-Asetil-Muramat (AAM) dan suatu peptida yang terdiri dari empat sampai lima asam amino, yaitu L-alanin, D-alanin, asam D-glutamat dan lisin atau diamino tinelat. Peptidoglikan ini memberikan bentuk dan kakunya dinding sel (Lay & Sugyo, 1992). Dinding sel bakteri Gram positif dapat dilihat pada Gambar 2.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Gambar 2. Struktur dinding sel bakteri Gram positif (Lay & Sugyo, 1992).

  Susunan kimiawi dari peptidoglikan khas untuk masing-masing bakteri AGA dan AAM merupakan komponen tetap, akan tetapi keragaman ada pada asam amino yang ada dan sifat ikatannya. Pelczar & Chan (1986) menjelaskan bahwa perbedaan dinding sel inilah yang menyebabkan bakteri dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan respon yang berbeda terhadap pewarnaan Gram, yaitu bakteri Gram positif dan Gram negatif.

  Bakteri Gram-positif memiliki kandungan peptidoglikan yang tinggi dibandingkan dengan bakteri Gram-negatif. Bakteri gram-positif memiliki asam teikoat, polimer yang bersifat asam yang mengandung ribitol fosfat atau gliserol fosfat. Asam teikoat ini bermuatan negatif, sehingga menyebabkan muatan negatif pada permukaan sel bakteri Gram-positif (Lay & Sugyo, 1992).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Gambar 3. Struktur dinding sel S. aureus (Araki and Ito, 1989).

F. Kitosan

  Kitosan adalah biopolimer yang telah diketahui dapat mempercepat penyembuhan luka (Kojima, Okamoto, Miyatake, Kitamura, Minami, 1998).

  Berdasarkan sifat fisika dan kimia yang dimilikinya, kitosan banyak digunakan dalam bidang farmasi, produk kosmetik, penyaringan air, perawatan kulit, dan perlindungan tanaman. Selain itu, kitosan dapat juga digunakan sebagai pasta gigi, pencuci mulut, dan permen karet kunyah. Hal ini karena kitosan dapat menyegarkan nafas, mencegah terjadinya plak pada mulut, dan mencegah kerusakan gigi. Dalam bidang teknologi jaringan, kitosan dan turunannya diaplikasikan sebagai penutup luka, sistem pengiriman obat, dan pengisi implant (Kumar, Joydeep, and Tripathi, 2004).

  Gambar 4 menunjukkan struktur kitosan yang merupakan senyawa hasil deasetilasi kitin, terdiri dari unit N-asetil glukosamin dan N glukosamin. Kitosan sebagai bahan yang dapat diperbarui secara alami mempunyai sifat yang unik seperti biokompatibel, biodegradabel, non-toksik, dan kemampuan untuk

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Gambar 4. Struktur kitosan (Pardosi, 2008).

  Kitosan mempunyai dua gugus reaktif, yaitu amino dan hidroksil yang secara kimia dapat melakukan interaksi pada temperatur ruangan. Adanya gugus amino memungkinkan untuk dilakukan beberapa modifikasi kimia (Xiaoxiao, Wang, dan Bai, 2009).

  Kitosan merupakan padatan putih yang tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali, dan asam mineral, dalam berbagai kondisi. Kitosan larut dalam asam formiat, asam asetat, dan asam organik lainnya dalam keadaan dipanaskan sambil diaduk (Manskaya, dan Drodzora, 1968). Kelarutan kitosan dalam pelarut asam anorganik adalah terbatas. Kitosan dapat larut dalam HCl 1% tetapi tidak larut dalam asam sulfat dan asam fosfat. Stabilitas larutan kitosan pada pH diatas tujuh adalah rendah akibat dari pengendapan ataupun pembentukan gel yang terjadi pada range pH alkali. Larutan kitosan membentuk kompleks poli-ion dengan hidrokoloid anionik dan menghasilkan gel (Nadarajah, 2005).

G. Gliserol

  Gliserol adalah senyawa yang netral, dengan rasa manis, tidak berwarna, cairan kental dengan titik lebur 20 C dan memiliki titik didih yang tinggi yaitu

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  290

  C. Senyawa ini bermanfaat sebagai anti beku (anti freeze) dan juga merupakan senyawa yang higroskopis sehingga banyak digunakan untuk mencegah kekeringan pada tembakau, pembuatan parfum, tinta, kosmetik, makanan dan minuman lainnya (Austin, 1985).

  Gliserol dapat larut sempurna dalam air dan alkohol, tetapi tidak dalam minyak. Sebaliknya banyak zat dapat lebih mudah larut dalam gliserol dibanding dalam air maupun alkohol. Oleh karena, itu gliserol merupakan pelarut yang baik Gliserol juga dapat digunakan sebagai pemlastis. Proses plastisasi polimer pada prinsipnya adalah dispersi molekul pemlastis ke dalam fase polimer. Jika pemlastis mempunyai gaya interaksi dengan polimer, proses dispersi akan berlangsung dalam skala molekul dan terbentuk larutan polimer-pemlastis yang disebut kompatibel. Suatu pemlastis akan mempengaruhi semua sifat fisik dan mekanis polimer seperti kekuatan tarik, elastisitas kekerasan, sifat listrik, dan sebagainya (Goudung, 2004).

H. Antibakteri

  Antibakteri diartikan sebagai zat yang dapat menggangu pertumbuhan dan metabolisme bakteri (Clifton, 1958). Berdasarkan aktivitasnya, zat antibakteri dibedakan menjadi dua, yaitu yang memiliki aktivitas membunuh yang dikenal dengan bakterisidal seperti penisilin, basitrasin, dan neomisin, dan yang memiliki aktivitas menghambat pertumbuhan atau yang di sebut bakteriostatik seperti tetrasiklin, kloramfenikol, dan novobiosin (Pelzcar & Chan 1986).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Pelzcar dan Chan (1986) mengungkapkan bahwa mekanisme penghambatan pertumbuhan mikroba oleh senyawa antibakteri ada beberapa macam, antara lain: (1) menghambat sintesis dinding sel; (2) menghambat keutuhan permeabilitas membran sitoplasma, sehingga terjadi kebocoran zat nutrisi dari dalam sel; (3) denaturasi protein sel; (4) merusak sistem metabolisme sel dengan menghambat kerja enzim intraseluler; dan (5) menghambat sintesis protein yang menyebabkan kerusakan total sel.

  Menurut Todar (1997), cakupan bakteri yang dapat dipengaruhi oleh zat antibakteri disebut dengan spektrum aksi antibakteri. Berdasarkan spektrum aksinya, zat antibakteri dibagi menjadi tiga, yaitu: (1) Spektrum sangat terbatas yaitu zat antibakteri yang efektif melawan suatu spesies bakteri tertentu; (2) spektrum terbatas yaitu zat antibakteri yang efektif melawan sebagian bakteri gram-positif atau gram-negatif; (3) spektrum luas, yaitu zat antibakteri yang efektif melawan bakteri gram-positif dan gram-negatif dalam cakupan yang luas.

I. Pengujian Aktivitas Antimikroba Ada dua cara pengujian antibakteri, yaitu teknik dilusi dan teknik difusi.

  Teknik dilusi yaitu dengan mencampur zat antibakteri dengan medium yang kemudian diinokulasi dengan bakteri uji. Dasar pengamatannya adalah dengan melihat tumbuh tidaknya bakteri uji tersebut (Pelzcar dan Chan, 1986).

  Ada dua cara teknik dilusi, yaitu cara penipisan lempeng agar dan cara pengenceran tabung. Pada teknik difusi, zat yang akan ditentukan aktivitas antibakterinya berdifusi pada lempeng agar yang telah ditanami bakteri. Dasar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  pengamatannya adalah ada atau tidaknya zona hambatan pertumbuhan bakteri. Teknik difusi ini ada tiga macam cara, yaitu cara parit (ditch), cara lubang/cawan (hole/cup) dan cara cakram (disc) (Pelzcar dan Chan, 1986).

  Ketentuan kekuatan antibiotik-antibakteri antara lain, daerah hambatan 20 mm atau lebih berarti sangat kuat, daerah hambatan 10 sampai 20 mm berarti kuat, daerah hambatan 5 sampai 10 mm berarti sedang, dan daerah hambatan 5 mm atau kurang berarti lemah (Todar, 1997).

  J. Penutup Luka Penutup luka yang ideal adalah mampu memiliki beberapa fungsi berikut.

  1) Menyediakan lingkungan yang lembab bagi luka / permukaan penutup luka.

  2) melindungi luka secara fisik dari infeksi bakteri, 3) steril, murah dan mudah digunakan, 4) menyerap kelebihan eksudat tanpa kebocoran di permukaan penutup luka.

  5) menyerap bau luka, 6) melindungi luka secara mekanik dan suhu, 7) mampu menyediakan pori-pori yang digunakan untuk sirkulasi pergantian udara dan cairan, 8) secara signifikan mengurangi rasa nyeri pada luka, 9) tidak toksik, tidak mengandung pirogen, tidak mensensitasi dan tidak menyebabkan alergi baik pada pasien maupun pada staf medis, dan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  10) tidak menempel di luka dan ketika dilepas tidak menyebabkan rasa nyeri atau trauma pada luka (Eldin, Soliman, Hashem dan Tamer, 2008).