Efektivitas Antibakteri Kombinasi Minyak Atsiri Zingiber officinale var. Rubrum dan Alpinia purpurata K. Schum dan Aplikasinya Pada Model Pangan

86 

Teks penuh

(1)

EFEKTIVITAS ANTIBAKTERI KOMBINASI MINYAK ATSIRI

Zingiber officinale

var

. Rubrum

dan

Alpinia purpurata

K. Schum

DAN APLIKASINYA PADA MODEL PANGAN

TITA RIALITA

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)
(3)

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul “Efektivitas Antibakteri Kombinasi Minyak Atsiri Zingiber officinale var. Rubrum dan Alpinia purpurata K. Schum dan Aplikasinya Pada Model Pangan” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir setiap sub-bab dalam disertasi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2014

Tita Rialita

(4)
(5)

RINGKASAN

TITA RIALITA. Efektivitas Antibakteri Kombinasi Minyak Atsiri Zingiber officinale var. Rubrum dan Alpinia purpurata K. Schum dan Aplikasinya Pada Model Pangan. Dibimbing oleh WINIATI P. RAHAYU, LILIS NURAIDA, dan BUDI NURTAMA.

Meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya keamanan pangan dan kesehatan menyebabkan mulai dihindarinya penggunaan bahan kimia untuk pengawetan pangan dan beralih ke pengawet alami. Berbagai jenis minyak atsiri dari rempah-rempah dilaporkan berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan pengawet pangan karena memiliki aktivitas antimikroba dengan spektrum luas, diantaranya terhadap bakteri patogen dan perusak pangan, kapang, dan khamir. Minyak atsiri aman digunakan pada pangan karena berstatus GRAS (Generally Recognized as Safe).

Penggunaan minyak atsiri sebagai pengawet pangan umumnya memerlukan konsentrasi yang cukup tinggi untuk mendapatkan pengaruh antimikroba yang sama seperti dalam in vitro. Kombinasi berbagai minyak atsiri dapat menurunkan tingkat konsentrasi dan mengurangi pengaruhnya terhadap sensori, karena kombinasi berbagai komponen minyak atsiri yang bersifat lemah atau sedang dapat menghasilkan efek yang sinergis atau saling menguatkan. Banyak informasi/data yang diperlukan sebelum minyak atsiri dapat diaplikasikan pada pengawetan pangan. Informasi tersebut diantaranya adalah karakteristik fisik, kimia, biokimia, genetika, aktivitas antimikroba, mekanisme kerja dan efektivitasnya di dalam bahan pangan.

Jahe dan lengkuas merupakan jenis rempah-rempah dari keluarga

Zingiberaceae yang hidup secara indigenus di daratan Asia Tenggara yang beriklim tropis. Rimpang jahe dan lengkuas menghasilkan aroma yang cukup menyengat, sehingga banyak digunakan sebagai bahan pemberi aroma pada makanan, sebagai bumbu, diolah segar, maupun sebagai bahan herbal (jamu) dan obat-obatan. Berdasarkan data statistik produksi jahe di Indonesia pada tahun 2012 mencapai 114.537,65 ton per tahun, sedangkan lengkuas 58.186,488 ton per tahun (BPS 2012). Dengan ketersediannya yang tinggi di Indonesia, jahe dan lengkuas dapat menjadi sumber minyak atsiri yang potensial sebagai bahan antimikroba untuk pengawetan pangan.

Beberapa peneliti terdahulu melaporkan minyak atsiri jahe dan lengkuas lebih efektif menghambat mikroba dibandingkan oleoresinnya, dengan aktivitas antimikroba yang cukup tinggi/moderat. Berbagai jenis jahe dan lengkuas yang telah dikenal, diantaranya adalah jahe merah (Z. officinale var. Rubrum) dan lengkuas merah (A. purpurata K. Schum), dikenal sebagai bahan baku dalam pengobatan tradisional. Jahe merah mengandung minyak atsiri lebih tinggi dari jahe putih. Sementara itu aktivitas antimikroba lengkuas merah dilaporkan lebih tinggi daripada lengkuas putih. Kegunaan minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah secara kombinasi untuk pengawetan pangan belum banyak diinformasikan.

(6)

merah terhadap bakteri patogen dan perusak pangan, (2) kajian efek kombinasi dan mekanisme kerja kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah, dan (3) kajian efektivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada media model pangan dan pada bahan pangan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah yang dihasilkan memiliki kadar ester yang relatif tinggi. Komponen mayor minyak atsiri jahe merah terdiri dari trimethyl-heptadien-ol, ar-curcumene, camphene,carbaldehyde, β-sesquiphellandrene, dan nerol; sedangkan komponen mayor minyak atsiri lengkuas merah terdiri dari 1.8-cineole,

chavicol,9-desoxo-9-xi-hydroxy-3,5,7,8,9,12-pentaacetat-ingol, β-caryophyllene dan α-selinene. Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah memiliki aktivitas antibakteri yang bersifat moderat terhadap bakteri patogen dan perusak pangan. Berdasarkan nilai MIC-MBC sensitivitas bakteri uji terhadap minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menurun berturut-turut dari B. cereus > E. coli >

S. Typhimurium > P. aeruginosa.

Aktivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah dipengaruhi oleh rasio dan bakteri target. Kombinasi minyak atsiri pada rasio konsentrasi 1:1 v/v menunjukkan efektivitas terbaik terhadap bakteri Gram positif daripada Gram negatif, dengan menghasilkan efek synergistic terhadap

B. cereus, efek additive terhadap E. coli dan S. Typhimurium, serta efek

indifferent terhadap P. aeruginosa. Kombinasi minyak atsiri tersebut menunjukkan efek bakteriostatik terhadap semua bakteri uji setelah pertumbuhan 24 jam, dan berpotensi dapat mengontrol bakteri patogen dan perusak. Kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menyebabkan kerusakan membran sitoplasma yang ditandai dengan kebocoran materi genetik, protein dan ion-ion seluler, yang lebih tinggi dibandingkan dengan akibat minyak tunggalnya. Aktivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menyebabkan kerusakan sub-letal pada sel bakteri.

Efektivitas kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah sebagai antibakteri dipengaruhi oleh tipe media pangan. Komponen karbohidrat dan lemak pada konsentrasi tinggi dapat menurunkan efektivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri. Sebaliknya, kombinasi minyak atsiri terbukti efektif pada media model protein dan jus daging ayam. Kombinasi minyak atsiri kurang efektif terhadap bakteri perusak, tetapi efektif terhadap bakteri patogen yang mengontaminasi daging ayam. Aplikasi kombinasi minyak atsiri pada daging ayam menghasilkan efek bakteriostatik terhadap B. cereus dan S.Typhimurium setelah waktu penyimpanan 8 jam. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah berpotensi digunakan sebagai bahan pengawet pada produk pangan segar khususnya pangan berbasis protein.

(7)

SUMMARY

TITA RIALITA. Antibacterial Efficacy of Combined Zingiber officinale var. Rubrum and Alpinia purpurata K. Schum Essential Oils and Its Application on Food Model. Supervised by WINIATI P. RAHAYU, LILIS NURAIDA, and BUDI NURTAMA.

Greater consumer awareness and concern regarding food safety and health causes ranging avoided the use of chemicals for food preservation, and led researchers to look for natural preservatives. Numerous studies and reviews showed that essential oil (EO) of herbs and spices are potentially used as food preservative since they have broad antimicrobial spectrum against pathogenic and food spoilage bacteria, molds, yeast, as they have GRAS status and wide consumers acceptance.

However, a high concentration of EO is needed to achieve the same effect in food as in vitro. Thus combination of the EOs may help to minimize concentration and consequently reduce sensory impact. The combination of weak and moderate EOs could produce a synergistic or mutually reinforcing effect. Although EOs have been declared as safe to be used as a natural preservative to control pathogenic and spoilage bacteria, more data are needed before the EOs can be applied in food. These may include the physical, chemical, biochemical and genetic characteristics, as well as its antimicrobial activity, mechanism/mode of action and its effectiveness in foodstuffs.

Ginger (Zingiber officinale) and galangal (Alpinia galanga) are herbs with pungent aroma of the family of Zingiberaceae, indigenous in tropical Southeast Asia. Ginger and galangal rhizomes are used as fresh or dried in seasoning, herbal drinks (jamu) and drugs. Ginger production in Indonesia reached 114,537.658 tons/year and galangal 58,186.488 tons/year, and is expected to increase in coming years (BPS 2012). With high availability in Indonesia, ginger and galangal can be a potential source of EOs as antimicrobial agents for food preservation.

Several researchers reported that ginger and galangal EOs were more effective in inhibiting microbes than its oleoresin, with fairly high/moderate antimicrobial activity. Among various types of ginger and galangal known, red ginger (Z. officinale var. Rubrum) and red galangal (A. purpurata K. Schum) are widely recognized as an ingredient in traditional medicines. Red ginger contain higher EO than white ginger, while the antimicrobial activity of red galangal (A. purpurata K. Schum) reported higher than while galangal. Usefulness of combined red ginger and red galangal EOs for food preservation has not been informed.

(8)

The results revealed that the characteristics of red ginger and red galangal EOs shows relative high esther content. The major component of red ginger essential oils were trimethyl-heptadien-ol, ar-curcumene, camphene, carbaldehyde, βsesquiphellandrene, and nerol; while the major component of red galangal essential oil were 1.8-cineole, chavicol, 9-desoxo-9-xi-hydroxy-3-pentaacetate-3,5,7,8,9,12-Ingol, β- caryophyllene and α-selinene. The essential oil of red ginger and red galangal had moderate antibacterial activity against pathogenic and food spoilage bacteria. Based on the MIC and MBC values,all tested bacteria sensitivity to essential oils of red ginger and galangal red decline in a row B. cereus > E. coli > S. Typhimurium > P. aeruginosa.

The antibacterial efficacy of the combined red ginger and red galangal EOs in this study was affected by the ratios and the target bacteria. Combined EOs with 1:1 (v/v) combination ratio showed the most effective activity against Gram-positive than Gram-negative bacteria, while the combination produced synergistic effect against B. cereus, additive effect against E. coli and S. Typhimurium, and an indifferent effect against P. aeruginosa. Red ginger EO was more effective compared to red galangal EO when it was applied individually, and in combination they considered effective against B. cereus, E. coli and

S. Typhimurium than against P. aeruginosa. The combination of EOs generated bacteriostatic effect against all tested bacteria after 24 h growth, and should be considered as a potential alternative for control of pathogenic as well as spoilage. The combination of red ginger and red galangal EOs could damage the cytoplasmic membrane as detected from the leakage of the genetic material, proteins and cellular ions, higher compare with single EO. The combined EOs could cause a sub-lethal injury of the bacterial cells.

The antibacterial efficacy of combined red ginger and red galangal EOs was influenced by the ingredient of food media. High concentration of carbohydrate and fat could decrease the combined EOs efficacy. On the contrary, the combined EOs were effective in protein media and chicken meat juice. The combined EOs activity less effective to spoilage bacteria, but potentially effective against pathogenic bacteria associated with fresh product. The application of combined EOs at 2xMIC on fresh chicken meat generate bacteriostatic effect to B. cereus

and S. Typhimurium by approximately 2 and 1.3 log decrease compared to control after 8 h storage at room temperature (28-32oC). This study suggests that combined red ginger and red galangal EOs could minimize application concentrations, and potentially to be used as preservatives in fresh product especially protein based food.

(9)

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB

(10)
(11)

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor

pada

Program Studi Ilmu Pangan

EFEKTIVITAS ANTIBAKTERI KOMBINASI MINYAK ATSIRI

Zingiber officinale

var.

Rubrum

DAN

Alpinia purpurata

K. Schum

DAN APLIKASINYA PADA MODEL PANGAN

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2014

(12)

Penguji pada Ujian Tertutup: Dr.Ir. Feri Kusnandar, M.Sc. Dr.drh. Denny W. Lukman, M.Si.

(13)

Judul Disertasi : Efektivitas Antibakteri Kombinasi Minyak Atsiri

Zingiber officinale var. Rubrum dan Alpinia purpurata K. Schum dan Aplikasinya Pada Model Pangan

Nama : Tita Rialita NIM : F261090011

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

Prof.Dr.Winiati P. Rahayu Ketua

Prof.Dr.Ir. Lilis Nuraida, MSc. Anggota

Dr.Ir. Budi Nurtama, M.Agr. Anggota

Diketahui oleh Ketua Program Studi Ilmu Pangan

Prof.Dr.Ir Ratih Dewanti Hariyadi,MSc

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr.Ir. Dahrul Syah, MSc.Agr

Tanggal Ujian: 21 Agustus 2014

(14)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala ridho dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan sejak Januari 2013 hingga Mei 2014, dengan judul “Efektivitas Antibakteri Kombinasi Minyak Atsiri Zingiber officinale var. Rubrum dan Alpinia purpurata K. Schum dan Aplikasinya Pada Model Pangan”.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada :

1. Prof.Dr.Winiati P. Rahayu, Prof.Dr.Ir Lilis Nuraida, M.Sc., dan Dr.Ir Budi Nurtama, M.Agr. selaku komisi pembimbing atas segala pemikiran, bimbingan, arahan, masukan, nasihat, dukungan dan motivasi yang telah diberikan.

2. Seluruh staf civitas akademika UNPAD yang telah memberikan izin dan dukungan selama menyelesaikan pendidikan.

3. Dr.Ir. Feri Kusnandar, M.Sc. dan Dr.drh. Denny W. Lukman, M.Si. selaku penguji pada ujian tertutup, serta Prof.Dr.Ir. Kusmayadi Suradi, M.Si., dan Dr.Ir. Dede Adawiyah, M.Si. selaku penguji pada ujian terbuka.

4. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (Dirjen Dikti) atas bantuan beasiswa BPPS selama menempuh pendidikan.

5. Universitas Padjadjaran atas bantuan penelitian melalui hibah kompetitif DIPA Unpad tahun 2013.

6. SEAMEO Biotrop atas bantuan penelitian melalui Research Grant for PhD Student tahun 2014.

7. Yayasan Supersemar atas bantuan penelitian melalui Hibah Penelitian untuk S3.

8. Laboratorium Mikrobiologi SEAFAST IPB atas fasilitas penelitian, dan laboran serta teknisi yang banyak membantu selama penelitian.

9. Rekan-rekan pascasarjana IPN khususnya mahasiswa S3 angkatan 2009 yang telah berbagi suka, duka dan motivasinya selama menempuh pendidikan. 10. Kedua orangtua, mertua, suami, anak-anak, kakak, adik, dan keluarga besar

yang telah memberikan kesempatan, doa, dukungan, motivasi dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk semua pihak.

Bogor, Agustus 2014

(15)

DAFTAR ISI

2 AKTIVITAS ANTIMIKROBA MINYAK ATSIRI JAHE MERAH

(Zingiber officinale var. Rubrum) DAN LENGKUAS MERAH (Alpinia purpurata K. Schum) TERHADAP BAKTERI PATOGEN DAN PERUSAK PANGAN 3 ANTIMICROBIAL EFFECT AND MECHANISM OF ACTION OF

COMBINED RED GINGER (Zingiber officinale var. Rubrum) AND RED GALANGAL (Alpinia purpurata K. Schum) ESSENTIAL OILS AGAINST PATHOGENIC AND SPOILAGE BACTERIA

Abstract 4 THE ANTIMICROBIAL EFFICACY OF COMBINED Zingiber

officinale var. Rubrum AND Alpinia purpurata K. Schum ESSENTIAL OILS IN FOOD MODEL MEDIA

(16)

5 PEMBAHASAN UMUM 56 6

7

DAFTAR PUSTAKA SIMPULAN DAN SARAN

61 63

(17)

DAFTAR TABEL

1.1 Tahapan, analisis, dan hasil penelitian 8

2.1 Karakteristik fisika-kimia minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah

17 2.2 Komposisi kimia minyak atsiri jahe merah 19 2.3 Komposisi kimia minyak atsiri lengkuas merah 20 2.4 Daya hambat minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah 21 2.5 Nilai MIC dan MBC minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah 22 3.1 FIC index of combined red ginger and red galangal EOs against

pathogenic and spoilage bacteria

31 3.2 Effect of ratios of combined red ginger and red galangal EOs on

bacterial growth at 37 oC

33 4.1 Reduction number of B. cereus grown in model media containing

combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v) after 8 h

47

4.2 Reduction number of E. coli grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v) after 8 h

48

4.3 Reduction number of S. Typhimurium grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v) after 8 h

49

4.4 Reduction number of P. aeruginosa grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v) after 8 h

50

4.5 Reduction number of B. cereus and S. Typhimurium in chicken meat sample at 2xMIC of combined EOs after 8 h at 28-32 oC

(18)

DAFTAR GAMBAR

1.1 Diagram alir penelitian 7

3.1 Absorbance of supernatant of B. cereus at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1:1 v/v (2.65 : 1.79 mg mL-1) of red ginger and red galangal essential oils (means with different letter are significantly difference (p<0.05))

34

3.2 Absorbance of supernatant of E. coli at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1:1 v/v (2.65 : 1.79 mg mL-1) of red ginger and red galangal essential oils (means with different letter are significantly difference (p<0.05))

35

3.3 Absorbance of supernatant of S. Typhimurium at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1:1 v/v (3.10 : 2.69 mg mL-1) of red ginger and red galangal essential oils (means with different letter are significantly difference (p<0.05))

35

3.4 Absorbance of supernatant of P. aeruginosa at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1:1 v/v (3.97 : 4.03 mg mL-1) of red ginger and red galangal essential oils (means with different letter are significantly difference (p<0.05))

36

3.5 Concentration of ion K+ and Ca2+ leakage from B. cereus prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v) in different MIC doses (1xMIC = 2.65:1.79 mg mL-1; 2xMIC = 5.30-3.58 mg mL-1)

37

3.6 Concentration of ion K+ and Ca2+ leakage from E. coli prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v) in different MIC doses (1xMIC = 2.65:1.79 mg mL-1; 2xMIC = 5.30-3.58 mg mL-1)

38

3.7 Concentration of ion K+ and Ca2+ leakage from S. Typhimurium prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v) in different MIC doses (1xMIC = 3.10:2.69 mg mL-1; 2xMIC = 6.20-5.58 mg mL-1)

38

3.8 Concentration of ion K+ and Ca2+ leakage from P. aeruginosa

prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v) in different MIC doses (1xMIC = 3.97:4.03 mg mL-1; 2xMIC = 7.94-8.06 mg mL-1)

39

5.1 Rimpang jahe merah (a), lengkuas merah (b) dan minyak atsiri (c) 56

(19)

1 PENDAHULUAN

Latar Belakang

Penggunaan bahan kimia berbahaya untuk pengawetan pangan hingga kini masih banyak terjadi di Indonesia. Menurut laporan tahunan Badan POM RI tahun 2012, sebanyak 13.47% pangan yang beredar di masyarakat tidak memenuhi persyaratan keamanan dan mutu karena diantaranya mengandung bahan berbahaya yang disalahgunakan sebagai bahan tambahan pangan (BTP) seperti formalin dan boraks; pengawet sintetik yang penggunaannya melebihi batas yang diizinkan; dan cemaran mikroba melebihi batas. Dengan meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya keamanan pangan dan kesehatan menyebabkan mulai dihindarinya penggunaan bahan kimia untuk pengawetan pangan dan beralih ke bahan-bahan alami. Kondisi ini memberikan peluang penggunaan bahan antimikroba alami sebagai pengawet pangan, seperti produk dari hewan (lisozim, laktoperoksidase, laktoferin, laktoferisin), produk dari mikroba (nisin, pediosin dan berbagai bakterision lain), maupun produk dari tumbuh-tumbuhan berupa ekstrak atau minyak atsiri herbal dan rempah-rempah.

Minyak atsiri merupakan minyak volatil hasil metabolisme sekunder tumbuhan yang diperoleh dari bagian tumbuhan seperti bunga, daun, biji, kulit kayu, buah-buahan dan akar atau rimpang. Minyak atsiri mengandung campuran berbagai senyawa yaitu terpen, alkohol, aseton, fenol, asam, aldehid dan ester, yang umumnya digunakan sebagai pemberi esens (aroma) pada produk kosmetika, pemberi citarasa pada pangan, atau sebagai komponen fungsional pada produk farmasi (Tajkarimi et al. 2010).

Aktivitas antimikroba minyak atsiri rempah-rempah seperti oregano, thyme, sage, rosemary, marjoram, cengkeh, kayu manis, bawang putih, jahe, kunyit, lengkuas, jinten hitam, pala, sirih, kecombrang dan rempah lainnya telah diteliti oleh beberapa peneliti antara lain Burt (2004), Gutierrez et al. (2008), Rahayu et al. (2008), dan Lv et al. (2011). Berbagai jenis minyak atsiri dari rempah-rempah tersebut dilaporkan berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan pengawet pangan karena memiliki aktivitas antimikroba dengan spektrum luas, diantaranya terhadap bakteri patogen dan perusak pangan (Ousallah et al. 2006; de Souza et al. 2006; Guttierrez et al. 2008), juga sebagai anti-kapang (Lv et al. 2011), anti- kamir (Tserennadmid et al. 2011), anti-virus (Sylvestre et al. 2006), dan anti-oksidan (Zeng et al. 2012). Selain itu minyak atsiri aman digunakan pada pangan karena berstatus GRAS (generally recognise as save) (Tajkarimi et al. 2010).

Hingga saat ini penggunaan minyak atsiri rempah-rempah sebagai pengawet pangan masih sangat terbatas karena fungsi awalnya sebagai pemberi citarasa, yang hanya digunakan pada konsentrasi yang rendah. Jika akan digunakan sebagai pengawet maka konsentrasinya harus ditingkatkan untuk mendapatkan pengaruh antimikroba yang sama pada bahan pangan, sehingga ketika akan diaplikasikan umumnya akan mempengaruhi rasa, aroma dan tingkat penerimaan sensori (Lv et al. 2011).

(20)

terdiri dari campuran berbagai senyawa, sehingga penggunaan kombinasi minyak atsiri dari berbagai rempah diharapkan dapat menghasilkan aktivitas antimikroba yang lebih tinggi dengan spektrum luas pada konsentrasi yang rendah, serta tetap dapat diterima baik secara sensori (Burt 2004).

Beberapa peneliti telah mengkaji adanya sifat sinergis jika minyak atsiri rempah dikombinasikan dengan minyak atsiri lain, atau dengan antimikroba lain untuk menurunkan dosis efektif minimumnya. Seperti dilaporkan Goni et al.

(2009) yaitu kombinasi minyak atsiri kayumanis dan cengkeh (rasio 1:1 v/v) menunjukkan sifat sinergis dalam menghambat E. coli, B. cereus, dan Listeria monocytogenes. Senyawa aktif utama dari kombinasi tersebut yang diduga berperan sebagai antimikroba adalah eugenol, β-caryophyllene, α-humelene dan

1,8-cineole. Turgis et al. (2012) melaporkan kombinasi minyak atsiri oregano dan

nisin (rasio 1:1 v/v) menunjukkan efek sinergis menghambat pertumbuhan

L.monocytogenes, juga kombinasi thyme dan nisin (rasio 1:1 v/v) menunjukkan efek sinergis terhadap S. Typhimurium. Senyawa aktif utama pada oregano dan thyme yang berperan pada kombinasi tersebut adalah thymol.

Mekanisme penghambatan dan kerusakan mikroba oleh minyak atsiri baik tunggal maupun kombinasi sangat bervariasi tergantung kandungan senyawa aktif dan konsentrasinya. Senyawa antimikroba dari tanaman umumnya dapat merusak sel mikroba melalui berbagai mekanisme, yaitu merusak lapisan fosfolipid dari membrane sel, mengganggu sistem enzim, mengganggu materi genetik dari bakteri, dan menghasilkan asam lemak hidroperoksidase yang dihasilkan dari proses oksigenasi asam-asam lemak tidak jenuh (Burt 2004). Aktivitas senyawa aktif minyak atsiri dapat menyebabkan kebocoran ion, ATP, asam nukleat dan asam amino dari mikroba target. Rusaknya Proton Motive Force (PMF) dan berkurangnya ATP akhirnya akan memicu kematian sel (Ousallah et al. 2006).

Salah satu kendala lain pada penggunaan minyak atsiri untuk pengawetan pangan adalah aktivitas antimikrobanya akan dipengaruhi oleh komponen-komponen yang terdapat di dalam bahan pangan seperti karbohidrat, protein, lemak dan lainnya (Glass dan Johnson, 2004). Seperti dilaporkan Gutierrez et al.

(2009), adanya lemak, protein dan karbohidrat tinggi dalam pangan dapat melindungi bakteri dari kerja minyak atsiri. Peneliti lain melaporkan beberapa jenis minyak atsiri terbukti efektif mereduksi bakteri patogen dan perusak pada

chicken frankfurters (Mytle et al. 2006) dan daging cincang (Busatta et al. 2008), namun sebaliknya pengaruhnya kurang efektif terhadap bakteri L. monocytogenes

dan Salmonella jika diaplikasikan pada daging (Uhart et al. 2006) atau ayam (Firouzi et al. 2007). Berdasarkan uraian tersebut maka aktivitas antimikroba minyak atsiri sangat tergantung pada komponen penyusun pangan dan jika akan diaplikasikan sebagai pengawet maka perlu dievaluasi efektivitasnya pada media model pangan atau bahan pangan.

Perumusan Masalah

(21)

atau kering sebagai makanan atau minuman, bumbu masakan, minuman herbal (jamu) dan obat tradisional. Beberapa penelitian mengenai ekstrak maupun minyak atsiri jahe dan lengkuas menunjukkan keduanya memiliki aktivitas antimikroba yang cukup tinggi/moderat (Singh et al. 2008; Prakatthagomol et al. 2011). Ditinjau dari sisi keamanan pangan maka jahe dan lengkuas termasuk rempah-rempah yang memiliki status GRAS (generally recognise as safe)

(Tajkarimi et al. 2010). Berdasarkan data statistik, produksi jahe di Indonesia pada tahun 2012 mencapai 114.537,65 ton per tahun, sedangkan lengkuas 58.186,488 ton per tahun (BPS 2012). Dengan ketersediannya yang tinggi di Indonesia, jahe dan lengkuas dapat menjadi sumber minyak atsiri yang potensial sebagai bahan antimikroba untuk pengawetan pangan.

Beberapa peneliti terdahulu melaporkan minyak atsiri jahe dan lengkuas lebih efektif menghambat mikroba dibandingkan dengan oleoresinnya, dengan menunjukkan aktivitas antimikroba yang cukup tinggi/moderat (Natta et al. 2008; Singh et al. 2008; Prakatthagomol et al. 2011), sehingga efektivitasnya untuk pengawetan pangan menarik untuk diteliti. Hasil analisis GC-MS pada minyak atsiri jahe dan lengkuas menunjukkan keduanya memiliki komponen aktif yang didominasi oleh senyawa-senyawa terpen dan terpenoid (monoterpen, seskuiterpen), serta fenolik yang menghasilkan aroma yang khas (Singh et al.

2008; Wanissorn et al. 2009). Adanya senyawa-senyawa 1.8-cineole, β

-caryophyllene, α-farnesene, eugenol dan beberapa senyawa minor lainnya pada minyak atsiri jahe dan lengkuas sama dengan yang dimiliki oregano, thyme, marjoram, dan sage seperti dilaporkan Goni et al. (2010) dan Turgis et al. (2012), sehingga diduga dapat memiliki aktivitas antimikroba dengan sifat sinergis jika minyak atsiri jahe dan lengkuas diaplikasikan secara kombinasi untuk pengawetan pangan.

Jahe merah (Z. officinale var Rubrum) mengandung minyak atsiri yang lebih tinggi daripada jahe gajah (Z. officinale var Roscoe),dan jahe emprit (Z. officinale

var Amarum) (Rahardjo 2008). Selama ini jahe merah lebih dikenal khasiatnya sebagai bahan obat-obatan maupun jamu tradisional. Dari berbagai jenis lengkuas yang dikenal, lengkuas putih (A. galanga) biasa digunakan untuk bumbu dalam masakan, sedangkan lengkuas merah (A. purpurata K. Schum) banyak dimanfaatkan sebagai obat (Bermawie et al. 2012). Secara farmakologis ekstrak lengkuas diketahui mempunyai aktivitas anti-kapang, anti-khamir, anti-kanker, anti-tumor, dan anti-oksidan (Khattak et al. 2005). Aktivitas antimikroba lengkuas merah dilaporkan lebih tinggi dari lengkuas putih, baik terhadap bakteri (E. coli, S. Typhimurium, V. choleare, P. aeruginosa, L. monocytogenes, S. aureus, dan

B. cereus) maupun kapang (A. flavus dan R. oligosporus) (Rahayu et al. 2008). Kegunaan minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah untuk pengawetan makanan belum banyak diinformasikan.

Aplikasi ekstrak jahe dan lengkuas secara tunggal pada pengawetan pangan telah dikaji oleh beberapa peneliti, yaitu pada daging dan ikan (Purwani dan Muwakhidah 2006); ikan (Udjiana 2008) dan tahu putih (Nurmayanti 2009); sedangkan aplikasinya dalam bentuk minyak atsiri belum ditemukan. Umumnya ekstrak yang digunakan berupa ekstrak air sehingga diperlukan konsentrasi yang cukup tinggi (> 10 %) untuk dapat efektif mengawetkan pangan. Sebaliknya hanya diperlukan konsentrasi rendah (0.1 %) jika minyak atsiri oregano

(22)

sebanyak 1 % jika minyak atsiri cengkeh diaplikasikan pada pengawetan ayam olahan (chicken frankfurters) (Mytle et al. 2006). Jika minyak atsiri oregano 0.1% dikombinasikan dengan teknologi MAP, maka efektivitasnya meningkat hingga 2 kali lipat (Chouliara et al. 2007). Hingga saat ini belum ditemukan publikasi mengenai penggunaan minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah secara kombinasi pada pengawetan pangan.

Berdasarkan uraian tersebut maka perlu dilakukan kajian mendalam mengenai efektivitas kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah sebagai bahan pengawet pangan. Pengembangan kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menjadi bahan pengawet pangan diharapkan mampu memberi dukungan bagi upaya penjaminan kerusakan dan keamanan pangan, serta meningkatkan nilai tambah jahe merah dan lengkuas merah. Pada penelitian ini kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah diaplikasikan pada media model pangan dan bahan pangan.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian secara umum adalah mengevaluasi efektivitas kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah terhadap bakteri patogen dan perusak pangan, serta aplikasinya sebagai pengawet pangan. Penelitian ini secara khusus bertujuan untuk :

1) Menentukan karakteristik dan aktivitas antibakteri minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah terhadap bakteri patogen dan perusak pangan

2) Menentukan efek kombinasi dan mekanisme kerja kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah untuk menurunkan pertumbuhan bakteri patogen dan perusak pangan

3) Mengetahui efektivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada media model pangan dan bahan pangan.

Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini termasuk ke dalam penelitian dasar, dalam cakupan ilmu mikrobiologi, kimia dan pengolahan pangan. Tahapan penelitian terbagi menjadi tiga tahapan penelitian, yaitu : (1) karakteristik dan aktivitas antibakteri minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah terhadap bakteri patogen dan perusak pangan, (2) efek kombinasi dan mekanisme kerja kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah, dan (3) efektivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada media model pangan dan bahan pangan.

Hipotesis

1) Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah memiliki karakteristik fisika-kimia dan fitofisika-kimia yang berbeda.

(23)

3) Kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menunjukkan efek sinergis dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen dan perusak pangan.

4) Kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah lebih efektif menyebabkan kebocoran sel bakteri dibandingkan minyak atsiri tunggalnya. 5) Aktivitas antibakteri kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah

efektif dan dapat diaplikasikan pada bahan pangan.

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah tentang efektivitas kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah sebagai antibakteri alami terhadap bakteri patogen dan perusak pangan. Pengembangan minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah sebagai bahan pengawet pangan merupakan satu upaya untuk mendapakan bahan pengawet yang efektif, aman dikonsumsi dan dapat meningkatkan nilai tambah produk jahe merah dan lengkuas merah khususnya, serta meningkatkan produktivitas komoditas pertanian secara umum.

Metodologi Umum

Bahan

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian adalah rimpang jahe merah (Z. officinale var Rubrum) dan lengkuas merah (A. purpurata K. Schum) berumur 6-8 bulan yang diperoleh dari Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (Balittro), Bogor. Media pertumbuhan mikroba yang digunakan adalah triptycase soyagar (TSA), triptycase soy broth (TSB),mueller hinton agar (MHA), mueller hinton broth (MHB), nutrient agar (NA), manitol-egg-yolk-polymixin-agar

(MYPA), dan hektoen enteric agar (HEA). Bahan-bahan kimia yang digunakan terdiri dari pelarut Dimethyl sulphoxide (DMSO), larutan garam fisiologis (NaCl 0.85%), larutan buffer fosfat, buffered pepton water (BPW), akuades, NaOH 0.1%, HCl 0.1%, NaCl, etanol, BaCl2.2H20, H2SO4, larutan Tween 80, 2,3,5-tripheniltetrazolium chloride (TTC), dan antimicrobial susceptibility test discs

(Oxoid). Pengujian aktivitas antimikroba pada media model pangan menggunakan bahan terdiri dari susu skim, tepung terigu, minyak sawit dan jus daging ayam, sedangkan bahan pangan untuk pengujian aplikasi kombinasi minyak atsiri menggunakan filet daging ayam.

Kultur mikroba uji untuk bioassay diwakili oleh bakteri Gram positif pembentuk spora (B. cereus ATCC 10876), dan bakteri Gram negatif (E.coli

ATCC 25922, S. Typhimurium ATCC 14028, dan P. aeruginosa ATCC 27853) yang diperoleh dari laboratorium Mikrobiologi SEAFAST Center IPB dan laboratorium Mikrobiologi Fakultas Peternakan IPB.

Metode

(24)

1) Penentuan karakteristik dan aktivitas antibakteri minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah, meliputi : analisis fisika-kimia, fitokimia, daya hambat antimikroba, dan nilai minimum inhibitory concentration (MIC) dan minimum bactericidal concentration (MBC).

2) Penentuan efek kombinasi dan mekanisme kerja kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah, meliputi : analisis efek kombinasi, rasio kombinasi, dan mekanisme kebocoran sel (asam nukleat, protein, ion K+ dan ion Ca2+).

3) Evaluasi efektivitas kombinasi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah, meliputi : analisis efektivitas antibakteri pada media model pangan (protein, karbohidrat, lemak dan pangan kompleks), dan bahan pangan (daging ayam segar).

(25)

Rimpang jahe merah dan lengkuas merah segar

Distilasi uap

Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas

merah

1. Analisis fisiko-kimia 2. Analisis fitokimia

3. Analisis daya hambat antibakteri 4. Analisis MIC dan MBC

Penentuan karakteristik dan aktivitas antibakteri minyak atsiri

Penentuan efek kombinasi dan mekanisme kerja kombinasi

minyak atsiri

Evaluasi efektivitas kombinasi minyak atsiri pada media model dan

bahan pangan

1. Analisis aktivitas antibakteri pada media model (protein,

karbohidrat, lemak, dan media kompleks (jus daging ayam)) 2. Analisis efektivitas kombinasi

minyak atisiri pada bahan pangan (daging ayam)

1. Analisis efek kombinasi 2. Analisis rasio kombinasi 3. Analisis kebocoran sel (asam

nukleat, protein, ion K+, ion Ca2+

(26)
(27)

DAFTAR PUSTAKA

Bermawie N, Purwiyanti S, Melati, dan Meilawati NLW. 2012. Karakter morfologi, hasil dan mutu enam genotip lengkuas pada tiga agroekologi.

Bull. Balittro 23:125-135.

[BPPOM] Badan Pengawasan Obat dan Makanan Republik Indonesia. 2011. Laporan Tahunan BPOM 2011. [diunduh 10/12/2012]. Tersedia pada : http://www.pom.go.id/ppid/rar/LAPTAH_2011.pdf.

[BPS] Badan Pusat Statistik. 2012. Produksi Tanaman Obat-Obatan Indonesia. [3Desember 2013]

Burt S. 2004. Essential oils : their antibacterial properties and potential applications in foods. Rev Int J Food Microbiol. 94:223-253.

Busatta C, Vidal RS, Popiolski AS, Mossi AJ, Dariva C, Rodrigues MR, Corazza FC, Corazza ML, Vladimir OJ, Cansian RL. 2008. Application of Origanum majorana L. essential oil as an antimicrobial agent in sausage. Food Microbiol. 25 (1):207–211.

Chouliara E, Karatapanis A, Savvaidis IN, Kontominas MG. 2007. Combined effect of oregano essential oil and modified atmosphere packaging on shelf-life extension of fresh chicken breast meat stored at 4oC. Food Microbiol.

24:607–617.

De Souza EL, Stamford MTL, Lima EO. 2006. Sensitivity of spoiling and pathogen food related bacteria to Origanum vulgare L. (Lamiaceae) essential oil. Brazilian J Microbiol. 37:527-532.

Firouzi R, Shekarforoush SS, Nazer AH, Borumand Z, Jooyandeh AR. 2007. Effects of essential oils of oregano and nutmeg on growth and survival of

Yersinia enterocolitica and Listeria monocytogenes in barbecue chicken. J Food Prot. 70:2626-2630.

Glass KA, Johnson EA. 2004. Antagonistic effect of fat on the antibotulinal activity of food preservatives and fatty acids. Food Microb 21:675-682. Goñi P, Lopez P, Sanchez C, Gomez-Lus R, Becerril R. 2009. Antimicrobial

activity in the vapour phase of a combination of cinnamon and clove essential oils . Food Chem. 116:982-989.

Gutierrez J, Ryan CB, Bourke P. 2008. The antimicrobial efficacy of plant essential oil combination and interactions with food ingredients. Int Food Microbiol. 124:91-97.

Gutierrez J, Ryan CB, Bourke P. 2009. Antimicrobial activity of plant essential oils using food model media : efficacy, synergistic potential and interactions with food components. Food Microbiol. 26:142-150.

Khattak S, Rehman S, Shah UH, Ahmad WW, Ahmad M. 2005. Biological effects of indigenous medicinal plants Curcuma longa and Alpinia galanga.

Fitoterapia 76:254-257.

Lv F, Liang H, Yuan Q, Li C. 2011. In vitro antimicrobial effect and mechanism of action of selected plant essential oil combination against four food-related microorganisms. Food Res. Int. 44: 3057-3064.

(28)

Natta L, *Orapin K, Krittika N, Pantip B. 2008. Essential oil from five Zingiberaceae for anti food-borne bacteria. Int Food Res. J. 15(3): 337-346. Nurmayati N. 2009. Pengaruh asam asetat-ekstrak lengkuas (Alpinia galangal L.

Swartz) terhadap umur simpan dan mutu tahu putih pada suhu ruang [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor.

Oussalah M, Caillet S, Saucier L, Lacroix M. 2006. Antimicrobial effects of selected plant essential oil on the growth of a Pseudomonas putida strain isolated from meat. Meat Science, 73:236–244.

Purwani E, Muwakhidah. 2008. Efek berbagai pengawet alami sebagai pengganti formalin terhadap sifat organoleptik dan masa simpan daging dan ikan. J Pen Sains Teknol 9:1-14.

Prakatthagomol W, Klayraung S, Okonogi S. 2011. Bactericidal action of Alpinia galanga essential oil on food-borne Bacteria. Drug Disc & Ther. 5:84-89. Rahardjo M. 2012. Pengaruh pupuk K terhadap pertumbuhan, hasil dan mutu

rimpang jahe muda (Zingiber officinale Rocs.). Jurnal Littri. 18:10-16. Rahayu WP, Mawaddah R, Nurjanah S, Panggabean RI, Nikastri E. 2008. Kajian

hasil riset potensi antimikroba alami dan aplikasinya dalam produk pangan nabati. Dalam: Proceeding Seminar PATPI 2008. 406-414.

Rasooli I. 2007. Food Preservation-A Biopreservative Approach. Food 1:111-136.

Singh G, Kapoor IPS, Singh P, de Heluani CD, de Lampasona MP. 2008. Chemistry, antioxidant and antimicrobial investigations on essential oil and oleoresins of Zingiber officinale. FoodChem Toxicol 46:3295-3302.

Tajkarimi MM, Ibrahim SA, Cliver DO.2010. Review : antimicrobial herb and spice compounds in food. Food Cont. 21:1199-1218.

Tserennadmid R et al. 2011. Anti yeast activities of some essential oils in growth medium, fruit juices and milk. Int J Food Microbiol. 144:480-486.

Turgis M, Dang Vu K, Dupont C, Lacroix M. 2012. Combined antimicrobial effect of essential oils and bacteriocins against foodborne pathogens and food spoilage bacteria. Food Res Int 48:696-702.

Uhart M, Maks N, Ravishankar S. 2006. Effect of spices on growth and survival of Salmonella typhimurium DT 104 in ground beef stored at 4 and 8oC. J of Food Safety 26:115-125.

Udjiana S. 2008. Upaya pengawetan makanan menggunakan ekstrak lengkuas.

Distilat-Jurnal Teknologi Separasi, 1:134-150.

Wannissorn B, Maneesin P, Tubtimtes S, Wangchanachai G.. 2009. Antimicrobial activity of essential oils extracted from Thai herbs and spices. Asian J of Food and Agro-Ind. 2:677-689.

(29)

2 AKTIVITAS ANTIMIKROBA MINYAK ATSIRI JAHE

MERAH (

Zingiber officinale

var.

Rubrum

) DAN LENGKUAS

MERAH (

Alpinia purpurata

K. Schum) TERHADAP BAKTERI

PATOGEN DAN PERUSAK PANGAN *

ABSTRACT

The aims of this study was to determine the characteristics, composition and antimicrobial activity of essential oils of local Indonesian red ginger and red galangal against four pathogenic and food spoilage bacteria, which were B.cereus ATCC 10876, E. coli ATCC 25922, S. Typhimurium ATCC 14028, and P.aeruginosa ATCC 27853. Analysis of physico-chemical characteristics carried out in accordance with SNI no.06-1312-1998. The chemical composition was analyzed using a GC-MS. The antimicrobial activity was determined by disc diffusion method and broth microdillution methods were used for determine MIC and MBC values. Red ginger essential oil characteristics were brownish yellow, specific gravity 0.883, refractive index 1.480, optical rotation -8.45o, clear soluble

(1:1) in 90% alcohol, 2.06 acid number and 42.45 ester number. Red galangal essential oil had a characteristic bright yellow color, specific gravity 0.895, refractive index 1.496, optical rotation -9.15o, clear soluble (1:1) in 90 % alcohol,

1.95 acid number and 140.15 ester number. The major component of red ginger essential oils were trimethyl-heptadien-ol, ar-curcumene, camphene,

carbaldehyde, β-sesquiphellandrene, and nerol; while the major component of red galangal essential oil were 1.8-cineole, chavicol, 9-desoxo-9-xi-hydroxy-3-pentaacetate-3,5,7,8,9,12-Ingol, β- caryophyllene and α-selinene. The essential oil of red ginger and red galangal had moderate antibacterial activity against pathogenic and food spoilage bacteria with the average inhibition zone 7.17-10.33 and 7.25-11.17mm. Red ginger essential oils could inhibit the growth of tested bacteria with MIC values of 2.65-3.97 mg/mL and MBC value of 3.10-5.29 mg/mL, while the red galangal essential oil could inhibit the growth of tested bacteria with MIC values of 1.79-4.03 mg mL and MBC values of 1.79-4.92 mg/mL. Based on the MIC and MBC values, all tested bacteria sensitivity to essential oils of red ginger and galangal red decline in a row B. cereus > E. coli> S. Typhimurium > P. aeruginosa. Sensitivity of Gram positive and Gram negative bacteria to both essential oils demonstrate the potential of the oils to be used as a natural preservative in the food industry.

Keyword :antimicrobial,essential oil, red ginger, red galangal

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik, komposisi dan aktivitas antimikroba minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah lokal Indonesia terhadap empat spesies bakteri patogen dan perusak pangan, yaitu

B.cereus ATCC 10876, E. coli ATCC 25922, S. Typhimurium ATCC 14028, dan

P. aeruginosa ATCC 27853.

(30)

Analisis karakteristik fisika-kimia dilakukan sesuai standar SNI no.06-1312-1998. Komposisi kimia dianalisis menggunakan alat GC-MS. Pengujian aktivitas antimikroba dilakukan dengan metode difusi cakram untuk menentukan zona hambat, serta broth microdillution untuk menentukan nilai Minimum Inhibitory Concentration (MIC) dan Minimum Bactericidal Concentration (MBC). Karakteristik minyak atsiri jahe merah yang dihasilkan yaitu kuning kecoklatan, berat jenis 0.883, indeks bias 1.480, putaran optik -8.45o, larut jernih (1:1) dalam alkohol 90%, bilangan asam 2.06, dan bilangan ester 42.45. Minyak atsiri lengkuas merah memiliki karakteristik warna kuning terang, berat jenis 0.895, indeks bias 1.496, putaran optik -9.15, larut jernih (1:1) dalam alkohol 90%, bilangan asam 1.95 dan bilangan ester 140.15. Komponen mayor minyak atsiri jahe merah terdiri dari trimethyl-heptadien-ol, ar-curcumene, camphene, carbaldehyde, β-sesquiphellandrene, dan nerol; sedangkan komponen mayor minyak atsiri lengkuas merah terdiri dari 1.8-cineole, chavicol, 9-desoxo-9-xi-hydroxy-3,5,7,8,9,12-pentaacetat-ingol, β-caryophyllene dan α-selinene. Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah memiliki aktivitas antibakteri yang bersifat moderat terhadap bakteri patogen dan perusak pangan, dengan kisaran zona hambat rata-rata 7.17-10.33 mm dan 7.25-11.17 mm. Minyak atsiri jahe merah dapat menghambat pertumbuhan bakteri uji pada nilai MIC 2.65-3.97 mg/mL dan nilai MBC 3.10-5.29 mg/mL, sedangkan minyak atsiri lengkuas merah dapat menghambat bakteri uji dengan nilai MIC 4.03 mg/mL dan nilai MBC 1.79-4.92 mg/mL. Berdasarkan nilai MIC dan MBC, sensitivitas bakteri uji terhadap minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menurun berturut-turut dari

B. cereus > E. coli > S. Typhimurium > P. aeruginosa. Sensitivitas bakteri Gram positif dan Gram negatif terhadap kedua minyak atsiri ini menunjukkan potensi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah untuk digunakan sebagai pengawet alami di industri pangan.

Kata kunci : antimikroba, jahe merah, lengkuas merah, minyak atsiri

PENDAHULUAN

Penggunaan bahan kimia berbahaya untuk pengawetan pangan hingga kini masih banyak terjadi di Indonesia. Menurut laporan tahunan Badan POM RI tahun 2012, sebanyak 13.47% pangan yang beredar di masyarakat tidak memenuhi persyaratan keamanan dan mutu karena diantaranya mengandung bahan berbahaya yang disalahgunakan sebagai bahan tambahan pangan (BTP) seperti formalin dan boraks; pengawet sintetik yang penggunaannya melebihi batas yang diizinkan; dan cemaran mikroba melebihi batas. Dengan meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya keamanan pangan dan kesehatan menyebabkan mulai dihindarinya penggunaan bahan kimia untuk pengawetan pangan dan beralih ke pengawet alami. Kondisi ini memberikan peluang penggunaan bahan antimikroba alami sebagai pengawet pangan, salah satunya dalam bentuk minyak atsiri (minyak atsiri) dari rempah-rempah.

(31)

campuran berbagai senyawa yaitu terpen, alkohol, aseton, fenol, asam, aldehid dan ester, yang umumnya digunakan sebagai pemberi esens (aroma) pada pangan, kosmetika, atau sebagai komponen fungsional pada produk farmasi (Tajkarimi et al. 2010). Aktivitas antimikroba minyak atsiri rempah-rempah seperti oregano, thyme, sage, rosemary, marjoram, cengkeh, kayu manis, bawang putih, jahe, kunyit, lengkuas, jinten hitam, pala, sirih, kecombrang dan rempah lainnya telah diteliti oleh beberapa peneliti antara lain Burt (2004), Gutierrez et al. (2008), Rahayu et al. (2008), dan Lv et al. (2011). Berbagai jenis minyak atsiri dari rempah-rempah tersebut dilaporkan berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan pengawet pangan karena memiliki aktivitas antimikroba dengan spektrum luas, diantaranya terhadap bakteri patogen dan perusak pangan (Ousallah et al. 2006; de Souza et al. 2006; Guttierrez et al. 2008). Minyak atsiri juga dilaporkan memiliki aktivitas anti-kapang (Lv et al. 2011), dan anti-kamir (Tserennadmid et al. 2011). Minyak atsiri aman digunakan pada pangan karena berstatus GRAS

(Generally Recognized as Safe) (Tajkarimi et al. 2010).

Jahe dan lengkuas merupakan jenis rempah-rempah dari keluarga

Zingiberaceae yang hidup secara indigenus di daratan Asia Tenggara yang beriklim tropis. Rimpang jahe dan lengkuas menghasilkan aroma yang cukup menyengat, sehingga banyak digunakan sebagai bahan pemberi aroma pada makanan, sebagai bumbu, diolah segar, maupun sebagai bahan herbal (jamu) dan obat-obatan.Berdasarkan data statistik, produksi jahe di Indonesia pada tahun 2012 mencapai 114.537,65 ton per tahun, sedangkan lengkuas 58.186,488 ton per tahun(BPS, 2012). Dengan ketersediannya yang tinggi di Indonesia, jahe dan lengkuas dapat menjadi sumber minyak atsiri yang potensial sebagai bahan antimikroba untuk pengawetan pangan.

Beberapa peneliti terdahulu melaporkan minyak atsiri jahe dan lengkuas lebih efektif menghambat mikroba dibandingkan oleoresinnya, dengan aktivitas antimikroba yang cukup tinggi/moderat (Natta et al. 2008; Singh et al. 2008; Prakatthagomol et al. 2011). Komponen aktif pada minyak atsiri jahe dan lengkuas umumnya didominasi senyawa-senyawa terpen (monoterpen, seskuiterpen), dan fenolik yang menghasilkan aroma yang khas (Singh et al. 2008; Wanissorn et al. 2009). Aktivitas antimikroba dari setiap jenis minyak atsiri dipengaruhi oleh jenis dan jumlah komponen aktif yang dikandungnya, yang umumnya tergantung dari varietas atau kultivar, faktor iklim dan tanah tempat tumbuh/daerah asal, bentuk rimpang segar atau kering, serta metode ekstraksi dan jenis pelarut yang digunakan (Burt, 2004).

Terdapat tiga varietas jahe yang dikenal yaitu: (1) Z. officinale var Roscoe

(jahe gajah/jahe badak/jahe putih besar), (2) Z. officinale var Rubrum (jahe merah/jahe sunti, dan (3) Z. officinale var Amarum (jahe putih kecil/jahe emprit). Jahe merah mengandung minyak atsiri yang lebih tinggi daripada jahe gajah dan jahe emprit. Selama ini jahe merah lebih dikenal khasiatnya sebagai bahan obat-obatan maupun jamu tradisional (Rahardjo, 2008).

(32)

anti-oksidan (Khattak et al. 2005). Aktivitas antimikroba lengkuas merah dilaporkan lebih tinggi dari lengkuas putih, baik terhadap bakteri (E. coli, S. Typhimurium, V. choleare, P. aeruginosa, L. monocytogenes, S. aureus, dan B. cereus) maupun kapang (A. flavus dan R. oligosporus) (Rahayu et al. 2008). Kegunaan minyak atsiri lengkuas merah untuk pengawetan makanan belum banyak diinformasikan.

Mengingat besarnya potensi minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah lokal Indonesia sebagai bahan antimikroba untuk dikembangkan sebagai pengawet pangan alami, maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik, komposisi kimia dan aktivitas antimikroba minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah lokal Indonesia terhadap bakteri patogen dan perusak pangan yang diwakili oleh bakteri Gram positif pembentuk spora (Bacillus cereus ATCC 10876), dan bakteri Gram negatif (Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella Typhimurium ATCC 14028, dan Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853).

METODE PENELITIAN

Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan adalah rimpang jahe merah (Z. officinale var

Rubrum) dan lengkuas merah (A. purpurata K. Schum) umur 6-8 bulan yang diperoleh dari Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (Balittro) Bogor. Media pertumbuhan mikroba menggunakan triptycase soy agar (TSA-Oxoid), triptycase soy broth (TSB-Difco), mueller hinton agar (MHA-Oxoid), mueller hinton broth (MHB-Oxoid). Bahan-bahan kimia dan lainnya terdiri dari pelarut Dimetyl Sulfoxide (DMSO, Merck), garam fisiologis (NaCl 0.85%), akuades, HCl 0.1%, etanol, BaCl2.2H20, H2SO4, Tetracyclin-HCl (Arya-Darya Laboratories), 2,3,5-tripheniltetrazolium chloride (TTC), dan antimicrobial susceptibility test discs (Oxoid). Kultur mikroba uji untuk bioassay yaitu B. cereus ATCC 10876, E. coli ATCC 25922, S. Typhimurium ATCC 14028, dan P. aeruginosa ATCC 27853 diperoleh dari SEAFAST Center IPB dan Fakultas Peternakan IPB. Peralatan yang digunakan terdiri dari seperangkat alat distilasi uap, sentrifus (Hermle 2-383-k), mikropipet (Thermoscientific 100-1000 µl; Eppendorf Research : 10-100 µl), 96-well microplates (Costar 3596), alat pemanas (hot plate) dan pengaduk (stirrer)(Steroglass), jangka sorong, dan alat-alat gelas. Distilasi Minyak Atsiri Jahe Merah dan Lengkuas Merah

Rimpang jahe merah dan lengkuas merah segar dicuci bersih dan diiris tipis, lalu diekstrak secara terpisah melalui proses distilasi uap (suhu 100oC selama ± 6 jam). Distilat yang diperoleh dipisahkan dari fase air menggunakan Na2SO4 anhidrat, dan disimpan dalam botol gelap untuk kemudian disimpan pada suhu 4oC hingga saat akan digunakan.

Analisis Karakteristik Fisika-Kimia Minyak Atsiri

(33)

warna, berat jenis, indeks bias, putaran optik, kelarutan dalam alkohol, bilangan asam dan bilangan ester.

Analisis Komposisi Kimia Minyak Atsiri dengan Py-GC-MS

Analisis komposisi kimia minyak atsiri dilakukan menggunakan alat Shimadzu GC-MS model QP2010 (Valdes et al. 2013). Kondisi operasional alat yaitu : gas pembawa helium, detector FID dengan ukuran kolom kapiler tipe fase Rtx-5MS (60 m x 0.25 mmID). Suhu kolom 50 oC, inlet press (kPa) 100, aliran kolom 0.85 ml/menit, split ratio 112.3, suhu SPL 280 oC, MS interface 280 oC,

ion source 200 oC dengan suhu pirolisis 400oC. Identifikasi senyawa penyusun dilakukan menggunakan Library-Wiley 7.LIB.

Persiapan Kultur Mikroba

Persiapan kultur mikroba uji dilakukan berdasarkan metode NCCLS (Rankin 2005). Sebanyak satu ose koloni bakteri dari agar miring TSA diinokulasikan pada media TSB lalu diinkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam. Kultur kerja disiapkan melalui penyegaran atau sub-kultur bakteri dari tabung pertama ke media TSB, kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC selama ± 18 jam hingga tercapai fase logaritmik. Kultur bakteri selanjutnya disentrifus pada 3500 rpm selama 20 menit, lalu suspensi diencerkan dengan larutan garam fisiologis dan turbiditas kultur diukur pada panjang gelombang 600 nm untuk memperoleh konsentrasi yang diinginkan menggunakan standar McFarland no. 0.5. Konsentrasi sel yang diperoleh setara dengan 1.5 x 108 CFU mL-1. Pengaturan konsentrasi inokulum bakteri dilakukan dengan melakukan pengenceran dalam larutan NaCl 0.85% atau MHB

Penentuan Aktivitas Antimikroba Minyak Atsiri

Aktivitas antimikroba dianalisis berdasarkan metode dari Natta et al. (2008). Pertama-tama disiapkan minyak atsiri 1% v/v dalam pelarut DMSO. Pengujian dilakukan dengan cara menginokulasikan 0.1 mL suspensi mikroba uji yang mengandung kurang lebih 106 CFU mL-1 ke atas media MHA padat pada cawan petri melalui teknik usap/swab. Selanjutnya kertas cakram (diameter 6 mm) diletakkan di atas MHA, lalu diinjeksi dengan minyak atsiri masing-masing sebanyak 10 µL. Cawan kemudian diinkubasikan pada suhu 37 oC selama 24 jam. Pengamatan dilakukan terhadap zona hambat (mm) yang terbentuk di sekeliling cakram kertas, diukur menggunakan jangka sorong (dilaporkan termasuk diameter cakram kertas 6 mm). Sebagai kontrol negatif adalah kertas cakram yang dijenuhkan dengan DMSO, dan kontrol positif adalah kertas filter yang dijenuhkan dengan tetracycline 0.1%. Seluruh perlakuan diulang tiga kali dengan analisis duplo.

Penentuan Nilai MIC-MBC Minyak Atsiri

Nilai MIC-MBC ditentukan berdasarkan metode dari Sivasothy et al.

(34)

violet (INT) dengan 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC). Pertama-tama dibuat larutan stok minyak atsiri dalam DMSO (rasio 1:1 v/v) hingga diperoleh larutan minyak atsiri 50% v/v. Selanjutnya dilakukan serangkaian pengenceran dari masing-masing minyak atsiri jahe dan lengkuas dalam MHB dari kisaran 2.0 hingga 0.1 % v/v. Selanjutnya dari masing-masing pengenceran dimasukkan ke dalam sumur microplate 96-well pada kolom pertama masing-masing sebanyak 100 µL. Cara yang sama dilakukan terhadap kolom ke dua dan seterusnya sebanyak jumlah bakteri yang akan diuji. Ke dalam masing-masing sumur dimasukkan 50 µL indikator 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride, kemudian setiap sumur diinokulasi dengan 100 µL bakteri yang mengandung sekitar 106 log CFU mL-1 (1 kolom untuk 1 bakteri). Sebagai kontrol positif adalah MHB yang diinokulasi bakteri tanpa ditambahkan minyak atsiri, sedangkan kontrol negatif adalah MHB ditambah minyak atsiri tanpa bakteri uji.

Kultur diinkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam. Konsentrasi penghambatan minimum (MIC) ditentukan berdasarkan konsentrasi terkecil dari setiap minyak atsiri yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba uji 90 % dari inokulum asal selama 24 jam. Penentuan penghambatan 90% dilakukan dengan mengamati perubahan warna indikator pada microplate. Konsentrasi terkecil yang menunjukkan tidak ada pertumbuhan bakteri (negatif) pada uji MIC selanjutnya digunakan untuk penentuan MBC. Ke dalam sumur microplate dimasukkan minyak atsiri pada konsentrasi MIC ditambah indikator warna TTC dan diinokulasi bakteri, kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC selama 5 hari. Nilai MBC ditentukan berdasarkan konsentrasi bakterisidal dimana tidak terdapat pertumbuhan bakteri uji setelah diinkubasi selama 5 hari. Semua perlakuan diulang 3 kali dengan analisis duplo.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kadar dan Karakteristik Minyak Atsiri Jahe Merah dan Lengkuas Merah

(35)

Kadar minyak atsiri lengkuas merah yang diperoleh adalah 0.06 %. Rimpang lengkuas yang digunakan sebagai bahan baku adalah rimpang segar, umur panen sedang (6-8 bulan) karena komponen aktif pada umur rimpang muda dilaporkan memiliki aktivitas antimikroba yang lebih tinggi daripada rimpang umur tua (Rahayu et al. 2008). Peneliti lain melaporkan kadar minyak lengkuas merah bervariasi antara 0.15-1.5% (Jamal et al. 1996), dan dari rimpang lengkuas putih umur 6-12 bulan asal Thailand diperoleh kadar minyak atsiri 3% (Prakatthagomol et al. 2011). Seperti jahe, maka kadar minyak atsiri dari lengkuas merah juga dipengaruhi umur panen bentuk rimpang segar atau kering, serta metode ekstraksi dan jenis pelarut yang digunakan (Burt 2004).

Karakteristik minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada penelitian ini disajikan pada Tabel 2.1. Pada minyak atsiri jahe merah, dari semua parameter mutu yang ditentukan ternyata nilai indeks minyak belum sesuai standar, dan nilai bilangan ester di atas nilai standar SNI no.06-1312-1998 tentang minyak jahe. Tabel 2.1 Karakteristik fisika-kimia minyak atsiri jahe merah dan lengkuas

merah

1 Warna Kuning kecoklatan Kuning Kuning terang

2 Berat jenis (pada

Menurut Ma’mun (2006), semakin kecil kandungan asam dalam suatu minyak maka semakin baik. Asam tidak dikehendaki dalam minyak atsiri, karena asam sangat mudah berubah oleh reaksi oksidasi dari udara dan menyebabkan aroma minyak berubah. Sementara itu ester-ester merupakan salah satu komponen berharga dalam minyak atsiri, karena senyawa ester memiliki aroma yang disukai. Ester selalu terdapat dalam hampir semua minyak atsiri dalam konsentrasi yang berbeda.

(36)

Komposisi Kimia Minyak Atsiri Jahe Merah dan Lengkuas Merah

Komposisi kimia minyak atsiri jahe merah disajikan pada Tabel 2.2. Hasil analisis GC-MS minyak atsiri jahe merah menghasilkan 61 senyawa yang berhasil diidentifikasi dari 76 senyawa yang terdeteksi, dengan komponen mayor yaitu :

trimethyl-heptadiene-ol (7.34%), ar-curcumene(6.77%), camphene (6.18%),

carbaldehyde (4.54%), β-sesquiphellandrene (3.80%), nerol (3.47%), dan β -Bisabolene (3.38%), serta komponen minor lainnya dengan konsentrasi masing-masing kurang dari 3%. Komponen minyak atsiri jahe merah yang dihasilkan didominasi oleh kelompok monoterpene (hidrokarbon, teroksidasi), seskuiterpene (hidrokarbon, teroksidasi) alkohol, aldehida, asam dan lainnya. Komponen monoterpen dan seskuiterpen dilaporkan memiliki aktivitas antibakteri yang kuat (Sasidharan dan Menon 2010; Sivasothy et al. 2011).

Jenis komponen minyak atsiri yang teridentifikasi pada penelitian ini lebih banyak dari minyak atsiri jahe merah (Z. officinale var. Rubrum Theilade) asal Malaysia yang dilaporkan Sivasothy et al. (2011), yang berhasil mengidentifikasi 54 senyawa terdiri dari 81.9% senyawa monoterpenoid dengan 6 komponen mayor yaitu : camphene (14.5%), geranyl acetate (13.7%), geranial (14.3%),

neral (7.7%), geraniol (7.3%), dan 1.8-cineole (5.0%). Peneliti terdahulu melaporkan minyak atsiri jahe merah asal Malaysia mengandung 64.6% senyawa monoterpenoid dari 19 senyawa yang teridentifikasi, dengan komponen mayor

geranial (28.4%), neral (14.2%), dan β-sesquiphellandrene (9.9%) (Malek et al. 2005). Adanya perbedaan komponen antara ketiga jenis minyak atsiri jahe merah dipengaruhi oleh varietas tanaman, tanah dan iklim pertumbuhan, cara budidaya serta umur rimpang (Sivasothy et al. 2011). Komponen minyak atsiri jahe merah dari penelitian ini berbeda dengan minyak atsiri jahe pada umumnya yang didominasi oleh komponen seskuiterpen hidrokarbon yaitu : α-zingiberene, ar-curcumene, β-bisabolene and β-sesquiphellandrene (Singh et al. 2008; Natta et al. 2008).

Komposisi kimia minyak atsiri lengkuas merah disajikan pada Tabel 2.3. Hasil analisis GC-MS minyak atsiri lengkuas merah menghasilkan 54 komponen yang berhasil diidentifikasi dari 75 senyawa yang terdeteksi, dengan lima komponen mayor yaitu 1.8-cineole (20.79%), chavicol (14.51%), 9-desoxo-9-xi-hydroxy-3,5,7,8,9,12-pentaacetat-ingol (4.25%), β-caryophyllene (3.33%), dan α -selinene (3.10%) serta komponen minor lainnya dengan konsentrasi masing-masing kurang dari 3%. Komponen utama yaitu 1.8-cineol (20.79%), merupakan senyawa monoterpen teroksidasi dengan rumus molekul C10H18O, sedangkan

chavicol (14.51%) termasuk kelompok phenilpropane dengan rumus molekul C9H10O. Chudiwal et al. (2010) menjelaskan senyawa 1.8-cineole dan isomernya

selain merupakan komponen pemberi aroma dari rimpang lengkuas juga memiliki aktivitas antimikroba dengan spektrum luas, sedangkan senyawa chavicoldan isomernya diketahui memiliki berbagai aktivitas biologis seperti kapang, anti-tumor, anti-inflamasi, anti-oksidan, dan inhibitor xanthinoksidase.

(37)

yang kuat (Mayachiew dan Devahastin 2008; Chudiwal et al. 2010). Komponen mayor minyak atsiri lengkuas merah pada penelitian ini hampir sama dengan komponen minyak atsiri lengkuas putih asal Thailand yang dilaporkan Natta et al. (2008) yaitu methyl-chavicol (37.9%), 1.8-cineole (33.6%), α-farnesene

(5.9%), camphor (4.5%), dan β-farnesene (4.2%). Sedangkan Prakatthagomol et al. (2011) melaporkan terdapat 27 komponen dari minyak atsiri lengkuas asal Malaysia, dengan komponen utama terdiri dari dua terpen siklik, yaitu

piperitenone (33.3%) dan limonene (29.6%).

Tabel 2.2 Komposisi kimia minyak atsiri jahe merah

No Nama RT Kons.

28 Isocarryophyllene 22.933 0.14 59 Trans-Farnesol 31.503 0.15

(38)

Tabel 2.3 Komposisi kimia minyak atsiri lengkuas merah

Aktivitas Antimikroba Minyak Atsiri Jahe Merah dan Lengkuas Merah

(39)

Tabel 2.4 Daya hambat minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah

Bahan yang diuji Zona hambat (mm)

a,b

a zona hambat termasuk diameter cakram kertas (6 mm) b data adalah rata-rata dari tiga kali ulangan ± standar deviasi

Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada penelitian ini memiliki aktivitas antimikroba yang bersifat sedang/moderat dengan kisaran nilai 7.17-11.17 mm. Seperti dijelaskan Elgayyar et al. (2001), aktivitas antimikroba ekstrak tumbuh-tumbuhan dapat dikelompokkan berdasarkan diameter penghambatan pada media agar menjadi tiga kategori, yaitu tinggi ( > 11mm), sedang ( > 6mm - < 11 mm) dan rendah (< 6mm).

Bakteri B. cereus lebih sensitif terhadap minyak atsiri jahe merah maupun lengkuas merah dibandingkan bakteri uji lainnya. Aktivitas antibakteri kedua minyak atsiri dapat menghambat bakteri Gram negatif yaitu E. coli dan

S.Typhimurium, hal ini sejalan dengan hasil penelitian Sivasothy et al. (2011) dan Prakatthogomol et al. (2011), tapi berlainan dengan Natta et al. (2008) yang melaporkan minyak atsiri jahe (Z. officinale)dan lengkuas (A. galanga) sama sekali tidak dapat menghambat E. coli. Singh et al. (2008) melaporkan pada pengujian menggunakan metode sumur difusi maka bakteri E.coli bersifat resisten terhadap minyak atsiri, ekstrak oleoresin (metOH, etOH, CCl4) maupun antiobitik sintetik (streptomycin dan chloramphenicol), namun pada pengujian menggunakan metode difusi agar maka hanya minyak atsiri jahe yang menunjukkan aktivitas antimikroba terhadap E. coli (10.4 ± 1.8 mm). Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada penelitian ini dapat menghambat

P. aeruginosa walaupun aktivitasnya bersifat lemah. Aktivitas antimikroba minyak atsiri dari jahe dapat menghambat P. aeruginosa dengan zona hambat 7.25 ± 0.43 mm, hasil yang hampir sama dilaporkan Sasidharan dan Menon (2010) dimana minyak atsiri jahe putih menghambat P. aeruginosa dengan zona hambat 7.11 ± 0.06 mm.

Komponen utama dari minyak atsiri jahe merah adalah trimetyl-heptadien-ol, sedangkan dari lengkuas merah yaitu 1.8-cineole, keduanya merupakan senyawa monoterpen teroksidasi yang diduga bersifat antibakteri yang kuat. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Sasidharan dan Menon (2010) yang melaporkan komponen monoterpen lebih aktif menghambat bakteri B. subtilis dan

(40)

Burt (2004) menjelaskan bahwa turunan senyawa terpenoid seperti geranial, neral, geraniol, 1,8-cineole, β-caryophyllene, α-pinene, dan camphordiduga terlibat pada berbagai mekanisme kerusakan membran sitoplasma bakteri, mengkoagulasi komponen sel dan mengganggu Proton Motive Force (PMF).

Senyawa antibakteri minyak atsiri seperti thymol, eugenol dan carvacrol dapat menyebabkan kerusakan membran seluler, melepaskan ATP intraseluler dan komponen lain dari mikroba.

Akumulasi terpen pada membran juga menyebabkan hilangnya integritas membran dan PMF. Rusaknya PMF dan berkurangnya ATP akhirnya akan memicu kematian sel. Seperti pada kerja bahan pengawet umumnya, minyak atsiri akan menyebabkan kebocoran ion, ATP, asam nukleat dan asam amino dari mikroba target. Minyak atsiri dapat mencapai periplasma bakteri Gram-negatif melalui protein porin dari membran luar. Permeabilitas membran sel tergantung pada komposisinya dan hidrofobisitas komponen yang melewatinya (Ousallah et al. 2006).

Nilai MIC dan MBC Minyak Atsiri Jahe Merah dan Lengkuas Merah

Hasil pengamatan pada Tabel 2.5 menunjukkan minyak atsiri jahe merah dapat menghambat pertumbuhan seluruh bakteri uji pada nilai MIC 2.65-3.97 mg/mL dan nilai MBC 3.10-5.29 mg mL-1, sedangkan minyak atsiri lengkuas merah dapat menghambat seluruh bakteri uji dengan nilai MIC 1.79-4.03 mg mL-1 dan nilai MBC 1.79-4.92 mg mL-1. Minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah pada penelitian ini memiliki aktivitas antimikroba yang bersifat sedang/moderat dengan kisaran nilai MIC 1.79-4.03 mg mL-1, sebagai akibat adanya komponen-komponen aktif yang bersifat antibakteri. Meskipun kandungan masing-masing komponen tersebut rendah, namun karena jenisnya banyak sehingga dimungkinkan terjadi interaksi antar komponen yang bersifat sinergis terhadap aktivitas antibakteri yang dihasilkan.

Tabel 2.5 Nilai MIC dan MBC minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah

Bakteri

Jahe merah Lengkuas merah Tetracycline

MIC

*nilai rata-rata dari 3 kali ulangan

Secara umum minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah menunjukkan aktivitas antibakteri lebih kuat terhadap bakteri Gram positif (B.cereus) dibandingkan dengan bakteri Gram negatif (E.coli, S.Typhimurium,

Figur

Gambar 1.1  Diagram alir penelitian
Gambar 1 1 Diagram alir penelitian . View in document p.25
Tabel 1.1. Tahapan, analisis dan hasil penelitian
Tabel 1 1 Tahapan analisis dan hasil penelitian . View in document p.26
Tabel 2.1 Karakteristik fisika-kimia minyak atsiri jahe merah dan lengkuas     merah
Tabel 2 1 Karakteristik fisika kimia minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah . View in document p.35
Tabel 2.2 Komposisi kimia minyak atsiri jahe merah
Tabel 2 2 Komposisi kimia minyak atsiri jahe merah . View in document p.37
Tabel 2.3 Komposisi kimia minyak atsiri lengkuas merah
Tabel 2 3 Komposisi kimia minyak atsiri lengkuas merah . View in document p.38
Tabel 2.4 Daya hambat minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah
Tabel 2 4 Daya hambat minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah . View in document p.39
Tabel 2.5 Nilai MIC dan MBC minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah
Tabel 2 5 Nilai MIC dan MBC minyak atsiri jahe merah dan lengkuas merah . View in document p.40
Table 3.1 FIC index of combined  red ginger and red galangal EOs against         pathogenic and spoilage bacteria
Table 3 1 FIC index of combined red ginger and red galangal EOs against pathogenic and spoilage bacteria . View in document p.49
Table 3.2 Effects of ratios of combined  red ginger and galangal EOs on bacterial growth at 37 oC
Table 3 2 Effects of ratios of combined red ginger and galangal EOs on bacterial growth at 37 oC . View in document p.51
Figure 3.1  Absorbance of supernatant of    B. cereus at 260 and 280 nm prior to        exposure to ratio 1:1 v/v (2.65 : 1.79 mg mL-1) of red ginger and red        galangal essential oils (means with different letters are significantly          different  (p<0.05))
Figure 3 1 Absorbance of supernatant of B cereus at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1 1 v v 2 65 1 79 mg mL 1 of red ginger and red galangal essential oils means with different letters are significantly different p 0 05 . View in document p.52
Figure 3.3  Absorbance of supernatant of S. Typhimurium at 260 and 280 nm       prior to exposure to ratio 1:1 v/v (3.10 : 2.69 mg mL-1) of red ginger       and red galangal essential oil (means with different letters are        significantly different (p<0.05))
Figure 3 3 Absorbance of supernatant of S Typhimurium at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1 1 v v 3 10 2 69 mg mL 1 of red ginger and red galangal essential oil means with different letters are significantly different p 0 05 . View in document p.53
Figure 3.2  Absorbance of supernatant of E. coli at 260 and 280 nm prior to  exposure to ratio 1:1 v/v (2.65 : 1.79 mg mL-1) of red ginger and red  galangal essential oil (means with different letters are significantly  different (p<0.05))
Figure 3 2 Absorbance of supernatant of E coli at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1 1 v v 2 65 1 79 mg mL 1 of red ginger and red galangal essential oil means with different letters are significantly different p 0 05 . View in document p.53
Figure 3.4  Absorbance of supernatant of     P. aeruginosa at 260 and 280 nm           prior to exposure to ratio 1:1 v/v (3.97 : 4.03 mg mL-1) of red ginger        and red galangal essential oil (means with different letters are        significantly different (p<0.05))
Figure 3 4 Absorbance of supernatant of P aeruginosa at 260 and 280 nm prior to exposure to ratio 1 1 v v 3 97 4 03 mg mL 1 of red ginger and red galangal essential oil means with different letters are significantly different p 0 05 . View in document p.54
Figure 3.5  Concentration of ion K+ and Ca2+ leakage from B. cereus prior to          exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v) in          different MIC doses (1 MIC = 2.65 : 1.79 mg mL-1; 2x MIC =         5.30 : 3.58 mg mL-1)
Figure 3 5 Concentration of ion K and Ca2 leakage from B cereus prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1 1 v v in different MIC doses 1 MIC 2 65 1 79 mg mL 1 2x MIC 5 30 3 58 mg mL 1 . View in document p.55
Figure 3.6    Concentration of ion K   + and Ca2+ leakage from E. coli prior to          exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v)          in different MIC doses (1 MIC = 2.65 : 1.79 mg mL-1; 2x  MIC =          5.30 : 3.58 mg mL-1)
Figure 3 6 Concentration of ion K and Ca2 leakage from E coli prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1 1 v v in different MIC doses 1 MIC 2 65 1 79 mg mL 1 2x MIC 5 30 3 58 mg mL 1 . View in document p.56
Figure 3.7   Concentration of ion K+                   in different MIC doses (1 MIC = 3.10 : 2.69 mg mL  and Ca2+ leakage from S
Figure 3 7 Concentration of ion K in different MIC doses 1 MIC 3 10 2 69 mg mL and Ca2 leakage from S. View in document p.56
Figure 3.8   Concentration of ion K+ and Ca2+ leakage from P. aeruginosa prior to          exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1:1 (v/v)  in          different MIC doses (1 MIC = 3.97 : 4.03 mg mL-1; 2x MIC =         7.94 : 8.06  mg mL-1)
Figure 3 8 Concentration of ion K and Ca2 leakage from P aeruginosa prior to exposure to red ginger and red galangal essential oils ratio 1 1 v v in different MIC doses 1 MIC 3 97 4 03 mg mL 1 2x MIC 7 94 8 06 mg mL 1 . View in document p.57
Table 4.1  Reduction number of B. cereus grown in model media containing         combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v)         after 8 h
Table 4 1 Reduction number of B cereus grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1 1 v v after 8 h . View in document p.65
Table 4.2  Reduction number of E. coli grown in model media containing        combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v)        after 8 h
Table 4 2 Reduction number of E coli grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1 1 v v after 8 h . View in document p.66
Table 4.3  Reduction number of  S. Typhimurium  grown in model media       containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio        of 1:1 (v/v) after 8 h
Table 4 3 Reduction number of S Typhimurium grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1 1 v v after 8 h . View in document p.67
Table 4.4  Reduction number of P. aeruginosa    grown in model media containing       combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1:1 (v/v)       after 8 h
Table 4 4 Reduction number of P aeruginosa grown in model media containing combined red ginger and red galangal essential oil in ratio of 1 1 v v after 8 h . View in document p.68
Table 4.5  Reduction number of B.cereus and S. Typhimurium in chicken meat        sample at 2xMIC of combined EOs after 8 h at 28-32oC
Table 4 5 Reduction number of B cereus and S Typhimurium in chicken meat sample at 2xMIC of combined EOs after 8 h at 28 32oC . View in document p.70
Gambar 5.1. Rimpang jahe merah (a), lengkuas merah (b), minyak atsiri (c)
Gambar 5 1 Rimpang jahe merah a lengkuas merah b minyak atsiri c . View in document p.74

Referensi

Memperbarui...