BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
D. Aktivitas Bakteri Escherichia coli Pada Kain
Bakteri Escherichia coli merupakan salah satu bakteri pathogen yang berbahaya bagi kesehatan manusia sehingga perlu dihambat pertumbuhannya.
Aktivitas antibakteri dapat melalui cara membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme.
Kitosan merupakan polikationik alami yang unik, dimana gugus amina (–NH2) dalam larutan asam akan terprotonasi menjadi ammonium (NH3+
). Gugus ammonium (NH3+
) ini merupakan gugus aktif yang dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan bakteri melalui interaksi antara polikationik ammonium kuarterner kitosan dengan muatan ion negatif sel bakteri. Salah satu parameter penting yang menentukan karakteristik kitosan adalah derajat deasetilasi (DD) kitosan. Semakin besar DD maka gugus amina dalam kitosan semakin besar (Purnawan. dkk., 2008). Semakin tinggi DD kitosan, dimungkinkan aktivitas antibakteri kitosan akan semakin besar. Namun disisi lain, nitrogen merupakan salah satu sumber makanan bagi bakteri sehingga kitosan akan memicu pertumbuhan bakteri pada konsentrasi tertentu.
Penelitian Liu et al. (2006) menunjukkan bahwa larutan kitosan mulai menghambat pertumbuhan bakteri Escherichia coli pada konsentrasi 200 ppm.
Semakin besar konsentrasi, daya hambat semakin besar. Pada konsentrasi 1000 ppm, daya hambat kitosan optimum. Zang et al. (2003) menunjukkan bahwa kain yang dilapisi kitosan memiliki daya hambat optimum terhadap Escherichia coli pada konsentrasi 0,3 g/L dan 0,5 g/L terhadap Hay bacillus.
Penambahan suatu logam seperti Ag, Cu dan Cd dapat menghambat bakteri (Ramachandran, 2003). Berbeda dengan logam berat lainnya Ag tidak mempunyai toksisitas tinggi untuk manusia. Selain itu ion perak dan senyawa perak menunjukkan efek toksik pada beberapa bakteri, virus, alga dan jamur. Sifat antibakteri perak berasal dari sifat kimia bentuk terionisasi nya, yaitu ion Ag+.
Dalam penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya Ion perak menghambat pertumbuhan bakteri dan jamur ketika ditambahkan ke pakaian, seperti kaos kaki, untuk mengurangi bau, risiko bakteri dan jamur. Perak dimasukkan ke dalam pakaian atau sepatu baik dengan mengintegrasikan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
nanopartikel perak ke dalam polimer dari benang yang dibuat atau dengan benang pelapisan dengan perak (Anonim, 2008).
Upaya lain untuk meningkatan sifat antibakteri dalam pembuatan kain antibakteri dapat dilakukan dengan penambahan senyawa pengemban yang dapat memperkuat interaksi dengan kain, seperti penambahan SiO2. Adanya gugus aktif silanol (Si-OH) pada SiO2 yang berfungsi sebagai pengemban kitosan dapat
memperkuat interaksi dengan kain sehingga kitosan tidak mudah lepas (Li et al., 2007).
Interaksi bahan antibakteri dapat melalui interaksi ionik dan interaksi hidrofobik. Namun karena kitosan tidak memiliki gugus alkil hidrofobik, maka kemungkinan besar interaksi sifat antibakteri lapisan SiO2 dan komposit kitosan/Ag dengan bakteri melalui interaksi ionik antara polikationik ammonium kuarterner kitosan yang bergabung dengan Ag yang memiliki ion positif dengan muatan ion negatif sel bakteri. Kemungkinan besar sasaran agen antibakteri lapisan SiO2 dan komposit kitosan/Ag adalah dinding sel, membran sitoplasma dan mengganggu sintesis DNA sel bakteri. Bahan anti bakteri khususnya dengan gugus ammonium kuaterner berinteraksi dengan dinding sel yang mengandung protein, lipopolisakarida atau peptidoglikon, serta asam teikoat yang mengandung alkohol dan fosfat (Kim et al. 2002). Escherichia coli merupakan bakteri gram negatif yang memiliki dinding sel yang tersusun dari peptidoglikon yang merupakan lipopolisakarida dan asam teikoat yang terdiri dari alkohol dan fosfat.
Membran sitoplasma mengandung protein dan phospolipida. Adanya phospat, protein, alkohol, asam teikoat dan phospolipid menyebabkan bakteri memiliki gugus hidrofilik yang cenderung bermuatan negatif dan lebih polar, walaupun disisi lain memiliki gugus hidrofobik. Gugus hidrofilik yang cenderung bermuatan negatif ini kemudian berinteraksi dengan lapisan SiO2 dankomposit kitosan/Ag.
Maka dengan adanya lapisan SiO2 dan komposit kitosan/Ag maka dapat mengganggu metabolisme bakteri dengan melapisi permukaan sel bakteri, mencegah masuknya nutrient kedalam sel, berikatan dengan DNA kemudian menghambat RNA dan sintesis protein, sehingga menyebabkan kerusakan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
komponen intraseluler dan penyusutan membran sel secara perlahan dan akhirnya mengakibatkan kematian sel bakteri.
Pada penelitian ini, konsentrasi komposit kitosan/Ag yang digunakan untuk melapisi kain yang telah terlapisi SiO2 adalah 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.50, 1.00, 1.50 dan 2.00% (b/v) dalam asam asetat 1% dengan DD > 95%. Hal ini didasarkan pada penelitian yang dilakukan oleh Liu et a.l (2006) menyebutkan bahwa pada konsentrasi 1000 ppm (0,1% b/v) membunuh bakteri E. coli hingga mencapai optimum. Volume media yang digunakan sebanyak 25 mL. Pengukuran absorbansi larutan sampel kain antibakteri dilakukan pada jam ke-0, 2, 4, 6 dan 8 menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 610 nm.
Kemudian absorbansi dari bakteri dikonversi kedalam jumlah koloni sel bakteri (CFU, Colony Forming Units) menggunakan kurva standar. Kurva standar yang terbentuk merupakan hubungan antara absorbansi dengan jumlah koloni bakteri Escherichia coli, yang dapat dilihat pada Gambar 22 dan data pada Lampiran 7.
Gambar 22. Kurva standar hubungan antara absorbansi atau optical density (OD) dan jumlah koloni sel bakteri Escherichia coli (CFU/mL)
y = 8,782x - 0,071 R = 0,999
-1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00
0.0000 0.2000 0.4000 0.6000 0.8000 1.0000
Absorbansi atau OD
Jumlah koloni sel (x10E7 CFU)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
Kain yang terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag juga dilakukan pencucian untuk mengetahui kekuatan interaksi komposit pada kain. Proses pencucian dilakukan 1 kali. Kain yang telah terlapisi komposit ditimbang, dicuci dengan surfaktan non ionik tween-20 0,2% (v/v) selama 5 menit dan dibilas dengan akuades selama 2 menit menggunakan sonic-washer. Kemudian kain dikeringkan pada suhu 60 oC selama 30 menit dan ditimbang hingga berat konstan. Berat kain sesudah dan sebelum proses pencucian terlihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Berat kain berukuran 2 x 3 cm sesudah dan sebelum proses pencucian
No. Perlakuan Berat Kain Sebelum
Pencucian (g)
Berat Kain setelah Pencucian (g)
1 Kain tanpa perlakuan 0,12 0,12
2 Kain dg SiO2 0,16 0,16
3 Kain dg komposit 0,01 0,13 0,12
4 Kain dg komposit 0,05 0,13 0,12
5 Kain dg komposit 0,10 0,13 0,12
6 Kain dg komposit 0,50 0,14 0,12
Berdasarkan Tabel 4, berat kain sebelum dan sesudah pencucian relatif sama, kecuali pada kain yang terlapisi komposit 0,50% (b/v) karena komposit sudah seperti lapisan yang tidak terikat kuat dengan kain. Hal ini menunjukkan bahwa komposit kitosan/Ag berinteraksi pada kain dengan adanya SiO2 sebagai pengemban. SiO2 juga tidak larut dalam H2O maka diharapkan SiO2 berinteraksi kuat dengan komposit kitosan/Ag.
Pembiakan bakteri Escherichia coli untuk pengujian antibakteri lapisan SiO2 dan komposit kitosan/Ag dilakukan dalam nutrient broth (NB) selama 24 jam. Pengukuran absorbansi kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag yang telah diberikan bakteri kemudian dikonversi dengan persamaan
y
= 8,782x - 0,071 dari kurva standar Gambar 22 diperoleh jumlah koloni (CFU) bakteri Escherichia coli. Perbandingan antara persentase (%) daya hambat dan efektivitas komposit kitosan/Ag dengan lapisan SiO2 pada kain katun sebelum dan setelah pencucian terhadap Escherichia coli dapat dilihat pada Gambar 23 (a dan b) dan Gambar 24 (a dan b) serta data pada Lampiran 8 - 11.perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
a.
b.
Gambar 23. Perbandingan persentase daya hambat komposit kitosan/Ag dengan lapisan SiO2 pada kain katun terhadap bakteri Escherichia coli
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
b.
Gambar 24. Perbandingan persentase efektivitas komposit kitosan/Ag dengan lapisan SiO2 pada kain katun terhadap bakteri Escherichia coli sebelum dan setelah pencucian (a : Data percobaan ke – 1 dan b : Data percobaan ke – 2)
Gambar 23 a dan b serta Gambar 24 a dan b pada data percobaan ke – 1 dan ke-2 menunjukkan trend yang sama dimana konsentrasi komposit kitosan/Ag yang efektiv dan mampu menghambat pertumbuhan bakteri paling besar pada konsentrasi 0,1%, baik sebelum maupun setelah pencucian. Daya hambat yang paling optimum sebelum dan setelah pencucian yaitu pada jam ke-4. Hal ini disebabkan karena jumlah amonium kuaterner bermuatan positif yang terbentuk semakin besar sehingga interaksinya dengan sel bakteri yang cenderung bermuatan negatif juga semakin besar. Komposit diatas konsentrasi 0.1%
mempunyai daya hambat yang menurun. Hal ini disebabkan karena adanya atom nitrogen yang semakin besar menjadikan kitosan tidak sebagai inhibitor melainkan sebagai sumber makanan bakteri. Kain setelah pencucian memiliki aktivitas bakteri yang relatif menurun daripada sebelum pencucian. Hal ini dimungkinkan karena adanya komposit kitosan/Ag yang hilang setelah pencucian sehingga jumlah komposit kitosan/Ag sebelum pencucian lebih banyak daripada setelah pencucian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
Pada kain tanpa perlakuan dan kain terlapisi SiO2 pertumbuhan bakteri Escherichia coli semakin cepat sehingga diperoleh persentase inhibisi yang relatif kecil, dimana jumlah koloni bakteri pada konsentrasi ini lebih banyak daripada kontrol. Hal ini karena kain tanpa perlakuan dan kain terlapisi SiO2 belum dilapisi komposit kitosan/Ag yang berfungsi sebagai antibakteri pada kain. Selain itu adanya atom oksigen pada silika bisa menjadi sumber makanan bakteri.
Kitosan memiliki sifat menghambat dan mempercepat pertumbuhan bakteri yang saling berkompetisi. Adanya atom nitrogen menjadikan kitosan sebagai inhibitor dan sekaligus sebagai sumber makanan. Bakteri membutuhkan konsentrasi tertentu untuk bisa mengubah kitosan sebagai sumber makanannya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 47 BAB V PENUTUP A. KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin lama waktu adsorpsi logam Ag oleh kitosan maka semakin banyak jumlah logam Ag yang teradsorp. Namun, waktu yang terlalu lama menyebabkan logam Ag yang teradsorp semakin tidak signifikan.
2. Lapisan SiO2 menyebabkan kain katun tidak kaku dan semakin besar konsentrasi komposit kitosan/Ag pada kain katun membuat kain menjadi kaku.
3. Lapisan SiO2 sebagai pengemban komposit kitosan/Ag dapat memperkuat interaksi komposit kitosan/Ag dengan kain katun, sehingga komposit kitosan/Ag tidak mudah lepas pada saat pencucian. Daya hambat komposit kitosan/Ag dengan pengemban SiO2 pada kain katun sebelum pencucian lebih besar daripada setelah pencucian dan optimum pada konsentrasi komposit kitosan/Ag 0.1% (b/v) terhadap aktivitas pertumbuhan bakteri E.coli.
B. SARAN
Adapun beberapa saran yang dapat dilakukan untuk penigkatan hasil penelitian ini, antara lain:
1. Perlu adanya kajian lebih lanjut terhadap metode pelapisan kain katun dengan pengemban SiO2 sehingga komposit kitosan/Ag dapat terikat lebih kuat.
2. Variasi kecepatan pencelupan yang lebih beragam dalam proses pelapisan kain.
3. Perlu dilakukan pencucian berulang pada kain dengan waktu yang lebih lama untuk mengetahui apakah SiO2 sebagai pengemban yang baik untuk komposit kitosan/Ag pada kain.