AKTIVITAS ANTIBAKTERI MINYAK BIJI PALA (Myristica
fragrans H) TERENKAPSULASI PADA PURE JAMBU BIJI
MERAH (Psidium guajava L)
ERYDHATIRTI DIAH PRAMESTI
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala (Myristica fragrans H) Terenkapsulasi pada Pure Jambu Biji Psidium guajava L) 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 dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2014
Erydhatirti Diah Pramesti
ABSTRAK
ERYDHATIRTI DIAH PRAMESTI. Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala (Myristica fragrans H) Terenkapsulasi dalam Pure Jambu Biji Merah (Psidium guajava L). Dibimbing oleh SRI LAKSMI SURYAATMADJA dan ICEU AGUSTINISARI.
Pengawetan pure buah sangat bergantung pada penggunan pengawet kimia dan penyimpanan suhu beku. Beberapa jenis tanaman memiliki aktivitas penghambatan bakteri dan dapat dikembangkan sebagai pengawet alami seperti minyak biji pala. Aktivitas antibakteri minyak biji pala terenkapsulasi (MBPTe) terhadap Staphylococcus aureus, Escherichia coli, dan Lactobacillus delbrueckii
dengan konsentrasi 0,06%, 0,12%, dan 0,60% (b/v) dianalisis dan diaplikasikan ke dalam pure jambu biji merah. Aktivitas penghambatan ditunjukkan dengan penurunan jumlah bakteri setelah waktu kontak tertentu dengan metode cawan tuang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari ketiga jenis bakteri yang diuji, S. aureus merupakan bakteri yang paling sensitif terhadap MBPTe sedangkan yang paling tahan adalah L. delbrueckii. MBPTe pada konsentrasi 0,6% (b/v) dengan waktu kontak 24 jam mampu menurunkan jumlah S. aureus (2,14 log CFU/ml), E. coli (0,92 log CFU/ml), dan L. delbrueckii (0,44 log CFU/ml). Pada aplikasi dalam pure jambu biji merah, konsentrasi MBPTe 1,2% (b/v) dengan waktu kontak 6 jam mampu menurunkan S. aureus (3,20 log CFU/ml) dan E. coli (2,59 log CFU/ml) sedangkan penurunan L. delbrueckii setelah kontak 24 jam (1,17 log CFU/ml).
Kata kunci : enkapsulasi, minyak biji pala, pengawetan, pure jambu biji merah
ABSTRACT
ERYDHATIRTI DIAH PRAMESTI. Antibacterial Activity of Nutmeg Seed Oil (Myristica fragrans H) Encapsulated in Red Guava Puree (Psidium guajava L). Supervised by SRI LAKSMI SURYAATMADJA and ICEU AGUSTINISARI.
Preservation of fruit puree is highly dependent on the chemical preservatives and frozen storage temperature. Some species of plants have inhibitory activity of microbes and could be developed as a natural preservatives, such as nutmeg seed oil. Antibacterial activity of nutmeg seed oil encapsulated against Staphylococcus aureus, Escherichia coli, dan Lactobacillus delbrueckii
with concentrations 0,06%, 0,12%, and 0,60% (w/v) were analyzed and applied concentration 1,2% and contact time 6 hours reduced S. aureus (3,20 log CFU/ml) and E. coli (2,59 log CFU/ml) while L. delbrueckii after contact 24 hours (1,17 log CFU/ml).
AKTIVITAS ANTIBAKTERI MINYAK BIJI PALA (Myristica
fragrans H) TERENKAPSULASI PADA PURE JAMBU BIJI
MERAH (Psidium guajava L)
ERYDHATIRTI DIAH PRAMESTI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Judul Skripsi : Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala (Myristica fragrans H) Terenkapsulasi pada Pure Jambu Biji Merah (Psidium guajava L) Nama : Erydhatirti Diah Pramesti
NIM : F24090071
Disetujui oleh :
Prof. Dr. Ir. Sri Laksmi Suryaatmadja, MS Iceu Agustinisari, S.TP, M.Si
Pembimbing I Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Feri Kusnandar, M.Sc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukurpenulis ucapkan kehadirat Allah Subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi yang berjudul.Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala (Myristica fragrans H) Terenkapsulasi pada Pure Jambu Biji Merah (Psidium guajava L) dapat diselesaikan dengan baik.
Terima kasih penulis menyampaikan ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Sri Laksmi Suryaatmadja, MS selaku pembimbing I yang telah banyak memberikan waktu, saran, dan bimbingannya kepada penulis dalam penyelesaian penelitian dan penulisan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan pada Ibu Iceu Agustinisari, S.TP, M.Si selaku pembimbing II dan selaku peneliti Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen Pertanian yang telah menerima penulis untuk magang dan membiayai penelitian ini, serta atas motivasi dan saran yang telah diberikan kepada penulis serta Bapak Dr. Ir. Sukarno, M.Sc selaku dosen penguji yang telah banyak memberi saran.
Rasa hormat penulis sampaikan kepada ibu, ayah, dan keluarga tercinta yang telah membimbing dan memberikan doa, semangat, kasih sayang, dukungan moril dan materiil dengan tulus selama ini. Terimakasih juga Penulis sampaikan kepada teman-teman tercinta, Nurul, Astro, Beber, Sarlub, dan Mas Abduh atas semangat, doa, dan dukungan yang telah diberikan. Teman-teman ITP 46 atas kebersamaan yang telah dibangun selama ini, para peneliti di Balai Besar Pasca panen Bu Citra, Teh uwi, Pak Yudi, dan Pak Tri yang telah membantu selama penelitian di dalam laboratorium.
Penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Bogor, Maret 2014
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR ... iv
DAFTAR LAMPIRAN ... iv
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 2
Manfaat Penelitian ... 2
TINJAUAN PUSTAKA ... 2
Minyak Biji Pala (Myristica fragrans H) ... 2
Mikroenkapsulasi ... 3
Bakteri Pencemar Produk Olahan Buah ... 4
Mekanisme Antibakteri dari Minyak Atsiri ... 4
METODE PENELITIAN ... 6
Bahan Penelitian ... 6
Peralatan Penelitian ... 6
Prosedur Penelitian ... 7
Analisis ... 8
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 9
Karakteristik Fisikokimia Pure Jambu Biji Merah ... 9
Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala ... 11
SIMPULAN DAN SARAN... 20
Simpulan ... 20
Saran ... 20
DAFTAR PUSTAKA ... 21
LAMPIRAN 23
DAFTAR TABEL
1 Karakteristik fisikokimia pure jambu biji merah ... 10
2 Hasil pengujian pH dan Total Plate Count (TPC) pure jambu biji merah selama 14 hari ... 10
3 Hasil uji konfirmasi sampel pure jambu biji merah dan minyak biji pala terenkapsulasi ... 11
4 Aktivitas antibakteri emulsi minyak biji pala terhadap... 12
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir proses pembuatan pure jambu biji ... 72 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap S. aureus ... 13
3 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap E. coli ... 14
4 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap L. delbrueckii ... 15
5 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap S. aureus dalam pure jambu biji merah ... 16
6 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap E. coli dalam pure jambu biji merah ... 17
7 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap L. delbrueckii dalam pure jambu biji merah ... 19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Data aktivitas antibakteri minyak biji pala terenkapsulasi pada media sintetik terhadap S. aureus, E. coli, dan L. delbrueckii 24 2 Data aplikasi aktivitas antibakteri minyak biji pala terenkapsulasi pada pure
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia sebagai negara beriklim tropik banyak menghasilkan buah-buahan setiap tahun atau tiap musim panennya. Salah satunya adalah buah jambu biji. Berdasarkan data produksi buah-buahan di Indonesia oleh BPS, pada tahun 2003 - 2012 rata-rata produksi jambu biji sebesar 206.059 ton per tahun. Jambu biji merah (Psidium guajava L) banyak dikonsumsi dan dikenal masyarakat karena memiliki sensori yang disukai, biasanya dikonsumsi dalam berbagai macam bentuk, baik yang masih segar maupun produk olahan seperti jam, jeli, dan sari buah. Dengan berkembangnya industri pengolahan buah jambu biji maka permintaan akan bahan baku juga meningkat. Oleh karena buah jambi bji merah matang cepat mengalami pembusukan, maka saat ini telah dikembangkan produk jambu biji merah berbentuk pure (bubur) yang lebih konsisten mutunya dan daya simpan lebih panjang sehingga kontinuitas produk untuk industri lanjutan dapat terjamin (Hartinah et al. 2006).
Proses produksi pure jambu biji merah secara umum meliputi tiga tahap yaitu persiapan dan penanganan bahan (baik bahan baku maupun bahan pembantu), proses pengolahan, dan pengemasan sampai dengan penyimpanan. Proses-proses tersebut memungkinkan adanya kontaminasi bakteri (Ambarsari 2008). Oleh karena itu, digunakan bahan pengawet untuk memperpanjang umur simpan. Penggunaan pengawet dari senyawa kimia sintetik seperti asam sitrat, benzoat, sorbat, dan sulfit juga dapat diaplikasikan untuk menjaga mutu produk, akan tetapi dengan meningkatnya kesadaran akan kesehatan, tren konsumen saat ini lebih menyukai bahan pengawet alami.
Bahan pengawet dari bahan alami (biopreservatif) sangat berpeluang untuk dikembangkan diantaranya beberapa jenis tanaman memiliki aktivitas penghambatan bakteri. Aktivitas antibakteri yang berasal dari berbagai bahan alami sudah banyak diteliti seperti ekstrak sirih hijau (Suliantari et al. 2008), ekstrak temu kunci (Miksusanti et al. 2008), ekstrak temu putih (Parhusip et al.
2009), jinten putih (Ridawati et al. 2011), dan minyak atsiri biji pala (Kusumaningrum et.al. 2002). Menurut kajian Mawaddah (2008) picung, pala, daun salam, andaliman, cabe merah dapat menghambat bakteri. Berdasarkan tingkat efektivitas dan ketersediaan terdapat 8 jenis rempah yang layak untuk direkomendasikan sebagai pengawet pangan yaitu jahe, bawang putih, kunyit, lengkuas, daun sirih, cabe merah, pala, dan kecombrang.
Pala adalah salah satu jenis rempah – rempah yang banyak digunakan dalam industri makanan, farmasi, dan kosmetik. Adapun senyawa-senyawa dalam minyak biji pala yang diketahui dapat menghambat pertumbuhan bakteri maupun kapang adalah borneol, geraniol, linalool, terpineol, eugenol, miristisin, safrola, kamfena, dipentena dan pinena (Tainter dan Grenis 2001).
2
efektivitas antimikroba. Adanya lapisan enkapsulan membantu meningkatkan konsentrasi dan kelarutan komponen antimikroba ke dalam sistem bahan pangan yang memiliki kadar air tinggi (Weiss et al. 2009). Fungsi lain enkapsulasi adalah melindungi komponen antimikroba dari faktor-faktor lingkungan (seperti pH, oksigen, cahaya, kelembaban) (Gavini et al. 2005). Pada penelitian ini akan dipelajari aktivitas dan efektivitas minyak biji pala terenkapsulasi pada berbagai konsentrasi terhadap pertumbuhan Escherichia coli, Staphylococcus aureus, dan
Lactobacillus delbrueckii pada pure jambu biji merah.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi optimum dari minyak biji pala terkenkapsulasi (MBPTe) yang mampu menghambat pertumbuhan E. coli, S. aureus, dan L. delbrueckii serta mengetahui pengaruh aplikasi minyak biji pala terenkapsulasi pada pure jambu biji merah terhadap aktivitas antibakteri ketiga bakteri uji tersebut.
Manfaat Penelitian
Minyak biji pala terenkapsulasi dapat diaplikasikan sebagai pengawet alami khususnya pada produk pure jambu biji merah dan secara umum pada berbagai jenis pangan olahan buah lain seperti selai dan jus.
TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Biji Pala (Myristica fragrans H)
Karakteristik fisik minyak pala adalah tidak berwarna sampai berwarna kuning muda dan beraroma rempah yang kuat. Komponen kimia minyak biji pala antara lain pinena (35,11%), terpena (11,59%), miristisin (12,66%), tujena (24%), dipentena (3,71%), terpinolena (1,48%), sabinena (0,51%), benzena (0,76%), piridinol (0,06%), propenifenol (0,57%), geraniol (0,12%), dan terpineol (1,09%) (Agustinisari 2013).
Dari penelitian yang dilakukan Dorman dan Dean (2000) , diperoleh hasil bahwa minyak atsiri oregano (Origanum vulgare), lada hitam (Piper nigrum),
cengkeh (Syzygium aromaticum), thymus (Thymus vulgaris) dan pala (Myristica fragrans) mempunyai aktivitas penghambatan terhadap bakteri Gram positif
Bacillus subtilis dan S. aureus. Minyak atsiri dari pala (M. fragrans) tidak menghambat pertumbuhan bakteri Gram negatif Enterobacter aerogenes dan
Pseudomonas aeruginosa tetapi efektif menghambat pertumbuhan E. coli dan
Salmonella pullorum.
Beberapa hasil penelitian yang pernah dilakukan terkait dengan sifat antimikroba yang dimiliki oleh minyak pala, diantaranya adalah penelitian Gupta
3
antibakteri yang baik terhadap Bacillus cereus, S. epidermidis dan E. coli. Aktivitas antimikroba minyak pala juga ditunjukkan dari hasil penelitian Kusumaningrum et al. (2003) yang menyatakan bahwa minyak atsiri biji M. fragrans, minyak atsiri biji M. fattua dan ekstrak kasar biji M. fragrans memiliki aktivitas penghambatan terhadap bakteri Xanthomonas campestris yang berasal dari brokoli. Dalam laporannya disebutkan pula bahwa minyak atsiri biji M. fragrans memiliki aktivitas yang lebih baik daripada ekstrak kasar biji M. fragrans. Aktivitas bakterisida yang dimiliki biji pala terutama karena adanya kandungan senyawa miristisin, senyawa hidrokarbon terpena dan turunan fenilpropana (Praptosuwirya, 2001).
Mikroenkapsulasi
Enkapsulasi adalah suatu proses penyalutan bahan-bahan inti yang berbentuk cair atau padat dengan menggunakan suatu bahan penyalut khusus yang membuat partikel-partikel inti mempunyai sifat fisika dan kimia seperti yang dikehendaki. Bahan penyalut yang berfungsi sebagai dinding pembungkus bahan inti tersebut dirancang untuk melindungi bahan-bahan terbungkus dari faktor-faktor yang dapat menurunkan kualitas bahan tersebut. Metode spray drying
adalah metode paling umum digunakan dalam proses enkapsulasi pada industri makanan. Proses yang terdapat dalam spray drying ada tiga tahap: pertama, persiapan dari bahan-bahan yang akan disebarkan dan bahan emulsi yang akan diproses, kedua, menghomogenisasikan bahan-bahan tersebut, dan yang ketiga, menyemprotkan cairan-cairan tersebut dengan udara panas menuju chamber (Chandrayani 2002).
Minyak biji pala ditambah dengan surfaktan dan air untuk membentuk emulsi minyak biji pala. Emulsi tersebut ditambah maltodekstrin sebagai bahan penyalut. Enkapsulasi minyak biji pala menggunakan spray dryer untuk pengeringan. Hasil pengamatan menggunakan scanning electron microscope
(SEM), diketahui diameter ukuran molekul enkapsulasi sebesar 8.297 µm. Penelitian mengenai enkaspulasi minyak atsiri banyak dilakukan antara lain mikroenkapsulasi ekstrak etanol biji jinten hitam pahit, mikroenkapsul oleoresin kayu manis dan cengkeh. Agustinisari et al. (2012) melaporkan proses nanoemulsi energi tinggi dilakukan dengan alat High Pressure Homogenizer (HPH). Hasil pengukuran partikel menunjukkan bahwa dari emulsi yang terbentuk dengan HPH ukuran droplet yang dihasilkan berkisar antara 110,88-290,47 nm. Proses nanoemulsi dengan HPH diawali dengan pembuatan emulsi kasar campuran minyak bij pala, surfaktan dan akuades dengan High Shear Homogenizer (HSH) pada 16000 rpm selama 5 menit. Emulsi kasar dimasukkan ke dalam bagian penampung sampel di alat HPH. Tekanan HPH diatur berada pada 20000 psi. Hasil nanoemulsi oleh HPH kemudian dikeringkan menggunakan spray dryer
dengan suhu inlet 110oC dan suhu outlet 70oC. Proses mikroenkapsulasi diawali dengan pembuatan emulsi dengan mencampurkan minyak biji pala, surfaktan, dan air dengan HSH pada 11000 rpm selama 30 menit kemudian dikeringkan menggunakan spray dyer.
4
meningkat. Wang et al. (2009) melaporkan bahwa terdapat aktivitas antimikroba dari karvakrol terenkapsulasi terhadap E. coli K88. Penambahan eugenol terenkapsulasi ke dalam susu menunjukkan aktivitas penghambatan E. coli yang lebih rendah atau sama dengan eugenol yang tidak dienkapsulasi (Gaysinsky et al.
2007).
Bakteri Pencemar Produk Olahan Buah
Peraturan batas maksimum cemaran mikroba dalam pangan yang ditetapakan oleh BPOM (2009) yaitu pada produk olahan buah seperti jem dan jeli batas cemaran mikroba antara lain ALT (300C, 72 jam) 1x104 koloni/g, APM
S.aureus merupakan bakteri Gram positif yang bersifat patogen, berbentuk bulat dan membelah diri membentuk gerombol yang tak teratur. Dinding sel mengandung dua komponen utama yaitu peptidoglikan serta asam tekoat. Suhu optimum pertumbuhan 35-40oC, kisaran pH pertumbuhan 4.0–9.8 dan pH optimum 7.4. S. aureus tidak mampu berkompetisi dan mensintesis nutrisi penting secara mandiri sehingga kebutuhan nutrisi lebih kompleks.
E. coli merupakan bakteri Gram negatif berbentuk batang lurus. Gram negatif memiliki kisaran pH pertumbuhan 4.0–10.5. Tumbuh dengan mudah pada medium nutrien sederhana. E. coli dapat diinaktifkan pada suhu pasteurisasi makanan atau selama pemasakan makanan dan merupakan bakteri penyebab gastroenteristis. Makanan yang sering terkontaminasi E. coli adalah daging ayam, daging sapi, ikan, telur dan produk-produknya, sayuran, buah-buahan dan sari buah. Banyak penelitian mengenai aktivitas antibakteri minyak atsiri menggunakan S. aureus dan E. coli sebagai bakteri uji seperti ekstrak etanol sirih hijau, temu putih, ektrak bawang putih, bumbu – bumbu rempah, ekstrak biji pinang, ekstrak herba, dan lain sebagainya. Hasil penelitian tersebut menujukkan bakteri E.c oli lebih tahan terhadap senyawa antibakteri.
L. delbrueckii merupakan bakteri Gram positif, anaerob fakultatif, homofermentatif, berbentuk batang, tidak berspora, dan bersifat katalase negatif.
L. delbruekii termasuk jenis bakteri termofilik karena hidup secara optimal pada suhu 450C. Selain menghasilkan asam laktat, L. bulgaricus juga menghasilkan asetaldehid, aseton, asetoin, dan diasetil dalam jumlah yang cukup rendah. L. delbrueckii digunakan sebagai bakteri uji pada penelitian aktivitas antibakteri nanoenkapsulasi minyak essensial (terpena) dan pertumbuhannya dapat dihambat.
Mekanisme Antibakteri dari Minyak Atsiri
5
membran sitoplasma, peningkatan permeabilitas membran, menghambat enzim ekstraseluler mikroba dan berpengaruh pada metabolisme mikroba.
Mekanisme penghambatan pertumbuhan mikroba yang disebabkan oleh bahan antimikroba adalah dengan bereaksi dengan dinding sel dan membran sel, peningkatan permeabilitas membran, menginaktivasi enzim dan material genetik (Pelczar 2008).
1. Bereaksi dengan dinding sel
Unit dasar dari dinding sel bakteri disusun oleh peptidoglikan (murein, mukopeptida) yang berfungsi secara mekanis untuk melindungi dan memberikan ketegaran pada dinding sel. Menurut Madigan (2003), bakteri Gram positif mempunyai lapisan peptidoglikan yang berselang seling dengan asam teikoat atau polimer asam yang lainnya. Pada bakteri Gram negatif, lapisan peptidoglikan yang tipis berdekatan dengan membran sitoplasma, sedangkan pada bagian luarnya terdapat lapisan luar yang mengandung lipoprotein, lipopolisakarida, protein dan fosfolipid sehingga Gram negatif lebih susah ditembus oleh senyawa antibakteri. Perbedaan struktur dinding sel berpengaruh pada ketahanannya terhadap perlakuan bahan antimikroba. Bagian penting dari dinding adalah lapisan peptidoglikan karena lapisan ini berfungsi untuk melindungi sel bakteri dari perubahan kondisi lingkungan dan faktor-faktor luar yang menyebabkan kerusakan membran sel yang berakibat kematian sel bakteri tersebut.
Mekanisme masuknya bahan antimikroba terhadap bakteri Gram positif dan Gram negatif berbeda yaitu pada bakteri Gram positif, bahan antimikroba dapat langsung berinteraksi dengan lapisan peptidoglikan kemudian berikatan dengan protein, selanjutnya dapat menyebabkan bakteri tersebut lisis. Sedangkan pada bakteri Gram negatif, bahan tersebut masuk melalui porin (saluran difusi pasif) yang terdapat pada lapisan luar, kemudian masuk ke lapisan peptidoglikan, membentuk ikatan dengan protein kemudian sel bakteri lisis.
2. Bereaksi dengan membran sel
Menurut Gauthier (2005), senyawa antimikroba akan menghambat sintesa dinding sel, meningkatkan permeabilitas membran dan merusak membran sel. Sifat karakteristik dari minyak atsiri adalah berikatan dengan membran sel bakteri, berpengaruh pada struktur sel dan permeabilitas membran. Kerusakan lebih lanjut dari sel bakteri adalah keluarnya ion-ion yang diikuti dengan kematian sel (Prabuseenivasan et al. 2006).
Pada konsentrasi rendah, fenolik akan mempengaruhi membran sel sedang pada konsentrasi lebih tinggi akan dapat masuk ke dalam menyerang sitoplasma sel bakteri. Terganggunya lapisan fosfolipid dari membran sel akan menyebabkan perubahan permeabilitas membran yang selanjutnya diikuti dengan kerusakan membran dan keluarnya metabolit seluler seperti protein, asam nukleat dan ion-ion logam Ca2+ dan K+. Adanya kerusakan membran sel maka akan memudahkan asam-asam organik berpenetrasi ke membran sitoplasma dan akan mengakibatkan sel mengalami kebocoran.
6
Ca2+, K+, Mg2+ pada B. cereus, Listeria monocytogenes, P. aeruginosa, E. coli, S. aureus, dan Salmonella typhimurium (Suliantari 2009).
3. Inaktivasi enzim
Senyawa antimikroba selain bereaksi dengan membran sel yang berakibat pada peningkatan permeabilitas membran, kebocoran sel dan melisiskan dinding sel juga dapat menginaktifkan enzim-enzim intraseluler. Menurut Pelczar dan Chan (2008) enzim merupakan sasaran potensial senyawa antibakteri. Dengan terhambatnya atau terhentinya aktivitas enzim, mekanisme kerja enzim dapat terganggu, sehingga mempengaruhi pertumbuhan sel bakteri.
Vedpriya et al. (2010) melaporkan bahwa efektivitas antimikroba dari ekstrak daun Cassia occidentalis dapat diakibatkan dari kerusakan dan inaktivasi enzim karena kemampuan senyawa antimikroba untuk menginduksi kebocoran ion Na dan K. Ion natrium dan ion kalium telah diketahui mempengaruhi keseimbangan osmotik dalam sel dan kebocoran ion tersebut dapat menyebabkan lisis sel dan akhirnya kematian. Ion-ion ini juga dikenal mampu mengaktifkan enzim, yang merupakan katalis organik sebagai jembatan reaksi biokimia. Sebagian besar aktivitas sel termasuk pernapasan dan fungsi biosintesis berada di bawah kendali enzim. Filgueiras et al. (2006) melaporkan bahwa eugenol dari cengkeh selain menghambat pertumbuhan juga akan menghambat produksi enzim listeriolisin O dari L. monocytogenes.
METODE PENELITIAN
Bahan Penelitian
Bahan pembuatan pure jambu adalah jambu biji merah matang dari Pasar Anyar Bogor sedangkan minyak biji pala terenkapsulasi diperoleh dari Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen (BBPPP) Cimanggu Bogor. Kultur yang digunakan meliputi E. coli ATCC 25922 diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi SEAFAST IPB, S. aureus ATCC 6538 dan L. delbrueckii FNCC 0045 diperoleh dari BBPPP Cimanggu Bogor.
Bahan dan media lain yang digunakan dalam pengujian adalah de Man, Rogosa, and Sharpe (MRS) Broth (Oxoid), MRS Agar (Oxoid), Nutrient Broth
(Merck), Nutrient Agar (Oxoid), Triphenyl Tetrazolium Chloride (TTC) serta bahan persiapan yaitu alkohol 75% dan larutan fisiologis (NaCl 0.85%).
Peralatan Penelitian
7
Prosedur Penelitian
Penelitian terdiri atas tiga tahap, yaitu (1) pembuatan pure jambu biji merah, (2) penentuan konsentrasi terendah yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri (MIC), dan (3) aplikasi minyak biji pala terenkapsulasi ke dalam pure jambu biji.
Pembuatan Pure Jambu Biji Merah (Ratna et al. 2008)
Jambu biji yang digunakan memiliki ciri kulit buah berwarna hijau-kekuningan dan daging buah berwarna merah muda segar. Pertama, buah dicuci dan dikupas, lalu dilakukan penimbangan untuk mengetahui jumlah air yang ditambahkan saat jambu biji dihancurkan. Jambu biji terkupas kemudian dipotong dan dihancurkan menggunakan blender dan ditambah air dengan rasio 4:1 (berat jambu biji:volume air). Setelah jambu biji menjadi pure, disaring dengan alat penyaring yang terbuat dari stainless steel untuk memisahkan biji. Selanjutnya pure jambu biji dipasteurisasi pada suhu 85-88oC selama 15 menit, kemudian dilakukan pengisisan secara hot filling sebanyak ±250 ml dalam jar steril bertutup. Jar berkapasitas 300 ml beserta tutupnya disterilkan dahulu dalam autoklaf (121oC, 15 menit). Pure jambu biji terkemas disimpan pada suhu dingin. Diagram alir proses pembuatan pure jambu biji dapat dilihat pada diagram alir (Gambar 1).
Gambar 1 Diagram alir proses pembuatan pure jambu biji merah Aktivitas Antibakteri Emulsi Minyak Biji Pala
Minyak biji pala sebelum dienkapsulasi dengan penambahan bahan penyalut dibuat menjadi emulsi minyak pala. Emulsi minyak pala terdiri dari surfaktan
Pure Jambu Biji 4:1
Kemas dalam gelas jar steril Jambu biji merah
Cuci, kupas
Pasteurisasi (85-88oC, 15 menit)
Saring Air penghancuran
8
(Tween 80), air, dan minyak biji pala. Konsentrasi emulsi minyak biji pala yang digunakan adalah 0,5%, 0,1%, dan 0,05% (v/v) atau 0,05ml/10ml, 0,01ml/10ml, dan 0,005ml/10ml.
Penentuan Konsentrasi Optimum Modifikasi Metode Kubo (1995)
Bakteri uji yang digunakan untuk penentuan MIC antimikroba pada media sintetik adalah S. aureus, E. coli, dan L. delbrueckii. Pengunaan konsentrasi minyak biji pala terenkapsulasi (MBPTe) ditentukan melalui uji pendahuluan dengan mengacu pada metode sebelumnya. Sebanyak 2 ml biakan bakteri yang mengandung 105 CFU/ml pada fase akhir log dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml yang berisi 18 ml Nutrient Broth (E. coli dan S. aureus) dan MRSB (L. delbrueckii) yang telah disterilkan. Berdasarkan penelitian Abdala (2013), kurva pertumbuhan E. coli mencapai akhir fase log pada jam ke-14, sedangkan S. aureus
mencapai akhir fase log pada jam ke-19, selanjutnya kedua bakteri mengalami fase stationer. L. delbrueckii memasuki fase log (eksponensial) pada jam ke-8 hingga jam ke-16 atau akhir fase log pada jam ke-16 (Pratama 2012).
Selanjutnya ditambahkan minyak biji pala terenkapsulasi (MBPTe) pada konsentrasi 0,06%, 0,12%, dan 0,60%. Sebagai kontrol jumlah bakteri, digunakan media sebanyak 18 ml dan 2 ml biakan bakteri yang mengandung 105 CFU/ml dalam erlenmeyer 50 ml. Enkapsulasi minyak biji pala dengan beberapa konsentrasi dikontakkan selama 0 dan 24 jam dalam inkubator bergoyang (150 rpm) pada suhu 370C. Pengamatan jumlah sel bakteri dilakukan dengan metode cawan tuang.
Aplikasi Enkapsulasi Minyak Biji Pala ke dalam Pure Jambu Biji
Hasil MIC yang terpilh diaplikasikan ke dalam pure jambu biji. Sebanyak 2 ml bakteri uji yang mengandung 105 CFU/ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml yang berisi pure jambu biji steril kemudian ditambah minyak biji pala terenkapsulasi sebanyak satu, dua, dan empat kali konsentrasi hasil MIC sebelumnya (0,6%, 1,2%, dan 2,4%). Selanjutnya dikontakkan selama 0, 3, dan 6 jam (S. aureus dan E. coli), 0 dan 24 jam (L. delbrueckii) pada suhu 37oC dalam inkubator bergoyang (150 rpm). Pengamatan jumlah sel bakteri dilakukan setelah inkubasi selama 24 jam dengan menggunakan metode cawan tuang.
Analisis
Uji Fisikokimia Pure Jambu Biji
9
Jumlah Total Bakteri (BAM 2001)
Penentuan jumlah bakteri uji berguna untuk mengetahui jumlah total bakteri awal sehingga dapat dihitung berapa kali pengenceran yang diperlukan untuk mendapatkan jumlah total bakteri sebesar 105 CFU/ml. Sebanyak 1 ose kultur padat diinokulasikan masing-masing pada 10 ml media NB steril (E. coli dan S. aureus) dan media MRSB steril untuk L. delbrueckii dan diinkubasi pada suhu 370C selama 24 jam. Koloni kultur bakteri diencerkan dalam larutan NaCl 0,85%. Sebanyak 1 ml dari masing-masing pengenceran ditumbuhkan pada 15 ml media NA dan MRSA dengan metode cawan tuang secara duplo. Cawan diinkubasi pada suhu 370C selama 24 jam. Koloni yang tumbuh diamati dan dihitung dengan hitungan cawan langsung. Koloni Bakteri yang berjumlah 25 -250 dihitung berdasarkan metode APC.
Jumlah koloni (CFU/ml) = jumlah koloni pada cawan (25-250) (n1+0.1 n2)d
Keterangan : n = jumlah cawan
D = pengenceran pada cawan pertama
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Fisikokimia Pure Jambu Biji Merah
Pure jambu biji merah yang telah diuji sifat fisikokimia serta proksimat menunjukkan bahwa pure memiliki aktivitas air (aw) dan kadar air yang tinggi. Pertumbuhan mikroorganisme memerlukan air, energi, nitrogen, vitamin dan mineral. Air yang tersedia untuk pertumbuhan mikroorganisme ditentukan oleh aw bahan makanan. Batas aw minimum pada Gram positif 0,90 dan Gram negatif 0,93. E. coli membutuhkan aw minimum sebesar 0,96 sedangkan aw minimum
untuk S. aureus adalah 0,85. Dari segi ketersediaan nutrisi bagi pertumbuhan bakteri melalui uji proksimat (Tabel 1) menunjukkan hanya sedikit nutrisi yang terkandung dalam pure. Selain itu, pure memiliki nilai pH rendah (4,08). Kondisi tersebut kurang mendukung untuk pertumbuhan bakteri. Secara umum bakteri tumbuh pada pH sekitar netral (6.5–7.5). Bakteri Gram negatif dan S. aureus
memiliki minimum pertumbuhan pada pH 4,0 (Rahayu et al. 2012). Komposisi kimia pure jambu biji merah pada penelitian sedikit berbeda dengan hasil yang dilaporkan oleh Ratna et al. (2008), pure jambu biji merah memiliki pH 4,0, aw
10
Tabel 1 Karakteristik fisikokimia pure jambu biji merah
Selama 14 hari penyimpanan pure jambu biji merah pada suhu ruang tidak terjadi kerusakan oleh pertumbuhan bakteri, hal tersebut diketahui dari hasil analisis TPC seperti terlihat pada Tabel 2.
Tabel 2Hasil pengujian pH dan Total Plate Count (TPC) pure jambu biji merah selama 14 hari
Pertumbuhan bakteri dalam pure jambu biji merah negatif artinya pengolahan jambu biji merah secara aseptis meminimalisir bahkan mencegah kontaminasi mikroba. Nilai pH pure sedikit menurun selama penyimpanan dari 4,08 menjadi 4,05. Ratna et al. (2008) melaporkan bahwa selama 15 hari penyimpanan, pure jambu biji merah tanpa penambahan asam sitrat mengalami penurunan pH, kenaikan aw, dan bertambah jumlah bakteri (TPC) dari log 4 menjadi log 7. Secara umum, pH menurun selama penyimpanan pure cabe merah (Renata 2009) dan sari buah mengkudu (Winarti 2005).
11
sari buah (negatif/ml) dan pada jem-jeli (1x102 kol/g). Standar tersebut harus terpenuhi pada produk sari buah, jem dan jeli demikian juga pada pure jambu biji untuk menjamin mutu produk dan keamanan pangan dari cemaran mikroba. Buah–buahan memiliki pH rendah dan Eh positif yang menyebabkan kerusakan pada buah–buahan lebih didominasi oleh kapang dibandingkan dengan kerusakan yang ditimbulkan oleh bakteri (Rahayu et.al 2012).
Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala
Pengujian aktivitas antibakteri minyak biji pala menggunakan metode kontak. Pada penelitian ini digunakan tiga konsentrasi minyak biji pala terenkapsulasi (MBPTe) 0,06%, 0,12%, dan 0,6% (b/v). Aktivitas antibakteri dari emulsi minyak biji pala juga dilakukan sebagai pembanding terhadap minyak biji pala yang telah dienkapsulasi. Bakteri S. aureus dan E. coli yang digunakan sebagai bakteri uji mewakili bakteri Gram positif dan Gram negatif yang bersifat patogen. Pada sari buah APM E. coli 2x101 koloni/ml dan S. aureus negatif/ml (BPOM 2009). Keberadaan bakteri ini dapat diakibatkan dari kontaminasi ketika pengolahan dan menjadi standar cemaran mikroba sedangkan L. delbrueckii
digunakan sebagai bakteri uji mewakili bakteri pembusuk yang berasal dari golongan bakteri asam laktat yang dapat merusak buah dengan memanfaatkan gula dalam bahan pangan.
MBPTe sebelumnya dilakukan uji konfirmasi untuk memastikan tidak adanya kontaminasi mikroba (Tabel 3). Hasil pengujian menunjukkan sampel yang digunakan tidak mengandung mikroorganisme baik yang berasal dari pure maupun dari minyak biji pala terenkapsulsi sehingga sampel dapat digunakan untuk pengujian aktivitas antibakteri.
Tabel 3 Hasil uji konfirmasi sampel pure jambu biji merah dan minyak biji pala terenkapsulasi
1. Aktivitas Antibakteri Emulsi Minyak Biji Pala
Hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 10) menunjukkan bahwa konsentrasi 0,05% bebeda nyata (p≤0,05) terhadap 0,1% dan 0,5%. Waktu kontak 0 jam
Pure jambu biji merah Negatif
12
CFU/ml). Semakin besar jumlah emulsi minyak biji pala yang ditambahkan maka semakin besar jumlah penurunan bakteri. Peningkatan konsentrasi 10 kali dari 0,05% menjadi 0,5% mampu meningkatkan jumlah penurunan hingga 3 log. Penelitian Agustinisari et al. (2012) melaporkan bahwa emulsi minyak biji pala dalam air (o/w) dengan konsentrasi minyak 10% dan 15% dengan jenis surfaktan Tween 80 20% menunjukkan penghambatan yang baik terhadap S. aureus dan
Saccharomyces cerevisiae. Tabel 4 menunjukkan aktivitas antibakteri emulsi minyak biji pala terhadap S. aureus dan E. coli.
Tabel 4 Aktivitas antibakteri emulsi minyak biji pala terhadap
S. aureus dan E. coli
2. Aktivitas Antibakteri Minyak Biji Pala Terenkapsulasi (MBPTe) dalam Media Sintetik
a. Aktivitas Antibakteri MBPTe terhadap S. aureus
Hasil analisis uji lanjut menggunakan uji Duncan (Lampiran 8) menunjukkan bahwa konsentrasi 0,06% MBPTe berbeda nyata terhadap konsentrasi 0,6% (b/v) dalam menurunkan jumlah bakteri sedangkan konsentrasi MBPTe 0,12% tidak berbeda nyata terhadap konsentrasi 0,6% dan 0,06% pada selang kepercayaan 95%. Waktu kontak 0 jam berbeda nyata (p≤0,05) terhadap waktu kontak 24 jam. Hal tersebut terlihat pada Gambar 2 bahwa setelah dikontakkan 24 jam penurunan jumlah S. aureus lebih besar daripada setelah dikontakkan sesaat (0 jam). Jumlah penurunan S. aureus akibat penambahan minyak biji pala terenkapsulasi (MBPTe) pada konsentrasi 0,06%, 0,12%, dan 0,6% (b/v) setelah dikontakkan 24 jam sebesar 0,99, 1,65, dan 2,14 log CFU/ml. Lama waktu kontak berpengaruh terhadap jumlah penurunan S. aureus, semakin lama waktu kontak jumlah penurunan bakteri semakin besar. Hal tersebut karena ketika dikontakkan terjadi interaksi antara komponen antibakteri dari minyak biji pala dengan sel bakteri yang lebih lama sehingga kerusakaan sel bakteri lebih banyak. Penambahan MBPTe menurunkan jumlah S. aureus dibandingkan dengan kontrol bakteri tanpa penambahan MBPTe namun S. aureus masih mengalami peningkatan jumlahnya ketika dikontakkan 24 jam, misalnya pada konsentrasi
13
MBPTe 0,6% jumlah awal S. aureus 4,61 log CFU/ml setelah dikontakkan 24 jam jumlah meningkat menjadi 10,70 log CFU/ml (Lampiran 1). Perbandingan penurunan jumlah bakteri akibat aktivitas antibakteri MBPTe terhadap waktu kontak dapat terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap S. aureus
b. Aktivitas Antibakteri MBPTe terhadap E. coli
Hasil analisis uji lanjut menggunakan uji Duncan (Lampiran 8) menunjukkan bahwa konsentrasi 0,06% MBPTe tidak berbeda nyata (p≥0,05) terhadap konsentrasi 0,12% dan 0,6% sehingga konsentrasi 0,06% (b/v) merupakan konsentrasi terendah yang sudah mampu menghambat pertumbuhan E. coli walaupun penghambatan kurang dari 90% jumlah koloni (1 log CFU/ml). Waktu kontak 0 jam tidak berbeda nyata (p≥0,05) terhadap waktu kontak 24 jam. Hasil tersebut menunjukkan bahwa waktu kontak tidak berpengaruh terhadap penghambatan pertumbuhan E. coli akibat penambahan MBPTe. Berdasarkan uji statistik, pengaruh konsentrasi tidak berbeda nyata. Pada konsentrasi MBPTe tertinggi (0,6%) dengan waktu kontak 0 jam sudah terjadi penurunan jumlah E. coli lebih dari 1 log (1,42 log CFU/ml) sedangkan pada konsentrasi 0,06% dan 0,12% (b/v) hanya menurunkan 0,63 dan 0,68 log CFU/ml (Gambar 3). Waktu kontak 24 jam jumlah penurunan E. coli sebesar 0,32, 0,57, dan 0,92 log CFU/ml.
E. coli yang dikontakkan dengan MBPTe juga mengalami peningkatan jumlah bakteri pada 24 jam, jumlah awal E. coli 3,39 log CFU/ml meningkat menjadi 7,92 log CFU/ml pada konsentrasi MBPTe 0,6% (b/v).
14
Gambar 3 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap E. coli
c. Aktivitas Antibakteri MBPTe terhadap L. delbrueckii
Hasil analisis uji lanjut menggunakan uji Duncan (Lampiran 8) menunjukkan bahwa konsentrasi 0,06% MBPTe tidak berbeda nyata (p≥0,05) terhadap konsentrasi 0,12% dan 0,6%. Konsentrasi MBPTe 0,06%, 0,12%, dan 0,6% (b/v) pada waktu kontak 0 jam jumlah penurunan berturut-turut sebesar 1,07, 1,12, dan 1,20 log CFU/ml L. delbrueckii sedangkan pada waktu kontak 24 jam jumlah penurunan sebesar 0,2, 0,05, dan 0,44 log CFU/ml L. delbrueckii. Perhitungan penurunan jumlah bakteri setelah waktu kontak adalah hasil pengurangan jumlah bakteri pada kontrol (0%) atau yang tidak ditambah MBPTe dengan sampel uji untuk setiap konsentrasi pada masing – masing waktu kontak. Jumlah L. delbrueckii pada waktu kontak 0 jam dan konsentrasi MBPTe 0,6% (b/v) sebesar 2,20 log CFU/ml namun setelah 24 jam L. delbrueckii pulih sehingga jumlahnya meningkat menjadi 8,87 log CFU/ml.
Waktu kontak 0 jam berbeda nyata (p≤0,05) terhadap waktu kontak 24 jam. Hal tersebut terlihat pada Gambar 4 bahwa setelah dikontakkan 24 jam jumlah penurunan L. delbrueckii lebih kecil daripada setelah dikontakkan sesaat (0 jam). Jumlah penurunan saat waktu kontak 24 jam lebih kecil daripada waktu kontak 0 jam dapat disebabkan karena bentuk dan jenis bakteri L. delbrueckii. Hasil penelitian Susilawati (1987) melaporkan bahwa bakteri Gram positif berbentuk batang lebih sensitif terhadap pengaruh penambahan bubuk biji pala pada medium pertumbuhan dibandingkan bakteri Gram negatif berbentuk batang dan bakteri Gram positif berbentuk kokus. L. delbrueckii merupakan bakteri Gram positif berbentuk batang sehingga kemungkinan saat awal dikontakkan dengan MBPTe tidak tahan terhadap serangan zat antibakteri namun pada waktu tertentu bakteri tersebut dapat beradaptasi, maka penghambatan pertumbuhan menjadi lebih rendah. Perbedaan sensitifitas bakteri terhadap senyawa antibakteri berpengaruh terhadap penurunan atau penghambatan pertumbuhan bakteri pada waktu tertentu.
15
Perbandingan penurunan jumlah bakteri akibat aktivitas antibakteri MBPTe terhadap waktu kontak dapat terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap
L. delbrueckii
Secara keseluruhan, aktivitas antibakteri minyak biji pala terenkapsulasi lebih rendah daripada emulsi minyak biji pala. Proses enkapsulasi dengan penambahan bahan penyalut serta pengeringan menggunakan spry dryer dapat mempengaruhi aktivitas antibakteri minyak biji pala. Pada emulsi minyak biji pala tidak memiliki matriks sehingga senyawa antibakteri lebih mudah berdifusi dalam sel bakteri. Residu minyak biji pala dalam chamber dapat menjadi faktor berkurangnya jumlah minyak biji pala yang tersalut sehingga dapat menurunkan aktivitas antibakteri. Selain itu, dengan adanya proses pengeringan dengan suhu pemansan yang tinggi diduga kandungan komponen aktif berupa minyak atsiri yang bersifat volatil yang terkandung dalam minyak biji pala mengalami penurunan, melalui penguapan atau terdegradasi menjadi komponen yang tidak aktif.
3. Aktivitas Antibakteri MBPTe dalam Pure Jambu Biji Merah
Makanan merupakan media kompleks yang dapat mempengaruhi kemampuan aktivitas antimikroba dari senyawa aktif rempah-rempah maupun herbal. Peningkatan konsentrasi merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan aktivitas antimikroba tersebut di dalam makanan sehingga konsentrasi ditingkatkan menjadi 0,6%, 1,2%, dan 2,4% (b/v) terhadap waktu kontak selama 0, 3, dan 6 jam untuk S. aureus dan E. coli serta 0 dan 24 jam untuk L. delbrueckii. Hal tersebut dilakukan karena pada waktu kontak 24 jam, S. aureus dan E. coli tidak bertahan hidup dalam pure jambu jambu yang memiliki pH 4,08 sedangkan L. delbrueckii merupakan bakteri yang lebih tahan asam.
16
a. Aktivitas Antibakteri MBPTe terhadap S. aureus dalam Pure Jambu Biji Merah
MBPTe yang diaplikasikan ke dalam pure jambu biji merah memiliki aktivitas antibakteri terhadap S. aureus. Hasil uji lanjut Duncan (Lampiran 9) menunjukkan bahwa konsentrasi 0,6% MBPTe berbeda nyata (p≤0,05) terhadap konsentrasi 1,2% dan 2,4% (b/v). Waktu kontak 0 jam berbeda nyata (p≤0,05) terhadap waktu kontak 3 dan 6 jam. Terlihat pada Gambar 5 bahwa jumlah penurunan S. aureus semakin besar akibat pengaruh penambahan konsentrasi MBPTe terhadap waktu kontak. Konsentrasi 0,6%, 1,2%, dan 2,4% (b/v) dikontakkan selama 3 jam mampu menurunkan 0,24, 2,42, dan 3,26 log CFU/ml sedangkan setalah dikontakkan 6 jam jumlah penurunan semakin meningkat yaitu 0,72, 3,20, dan 3,20 log CFU/ml dari jumlah S. aureus tanpa penambahan MBPTe (0%). Nilai pH media berpengaruh terhadap pertumbuhan S. aureus dalam pure jambu biji merah. Terlihat pada hasil penelitian bahwa konsentrasi MBPTe 0,6% (b/v) pada media sintetik dengan pH 6,36 dan waktu kontak 24 jam, jumlah S. aureus turun sebanyak 2,14 log CFU/ml sedangkan pada pure jambu biji merah dengan pH 4,08 dan waktu kontak 6 jam, jumlah S. aureus turun sebesar 0,72 log CFU/ml. Bakteri terutama bakteri patogen sangat sensitif terhadap perubahan pH,
S. aureus tumbuh pada pH 4,0 hingga 9,8 (Rahayu et al. 2012).
Gambar 5 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap S. aureus
dalam pure jambu biji merah
b. Aktivitas Antibakteri MBPTe terhadap E. coli dalam Pure Jambu Biji Merah
17
MBPTe terhadap waktu kontak. Konsentrasi 0,6%, 1,2%, dan 2,4% (b/v) dikontakkan selama 3 jam mampu menurunkan 0,29, 0,75, dan 3,43 log CFU/ml sedangkan setelah dikontakkan 6 jam jumlah penurunan semakin meningkat yaitu 0,31, 2,59, dan 3,42 log CFU/ml dari jumlah E. coli tanpa penambahan MBPTe (0%). E. coli membutuhkan konsentrasi yang lebih besar dibandingkan dengan S. aureus untuk menurunkan jumlah bakteri. Pada saat kontak 3 jam, konsentrasi 1,2% (b/v) menurunkan 2,42 log CFU/ml S. aureus sedangkan E. coli 0,75 log CFU/ml. Penambahan MBPTe ke dalam pure jambu biji merah efektif menghambat pertumbuhan E. coli dengan semakin menurunnya jumlah bakteri setelah dikontakkan 3 dan 6 jam.
Gambar 6 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap E. coli dalam pure jambu biji merah
Nutrisi merupakan salah satu faktor sensitifitas bakteri terhadap senyawa antibakteri. Hasil penelitian menunjukkan S. aureus lebih sensitif terhadap minyak biji pala terenkapsulasi daripada E. coli. Beberapa mikroba patogen membutuhkan nutrisi seperti protein dan vitamin. Gram positif membutuhkan nutrisi yang lebih banyak untuk tumbuh dibandingkan dengan Gram negatif sedangkan nutrisi yang terdapat dalam pure jambu biji merah kurang memenuhi kebutuhan nutrisi untuk pertumbuhan bakteri seperti protein, total gula dan karbohidrat total yang diperoleh dari hasil uji proksimat (Tabel 1). Vitamin yang dibutuhkan mikroba untuk pertumbuhan adalah vitamin B. Mikroba membutuhkan vitamin B dalam jumlah kecil dan hampir semua bahan pangan alami memiliki vitamin B. Keadaan tersebut menguntungkan bagi mikroba yang tidak dapat mensintesis vitamin B sendiri. Vitamin B dalam pure jambu biji berdasarkan sumber Dinas Pertanian Depok (2007) sebesar 0,002 mg/100g.
Secara umum, bakteri Gram positif kurang dapat mensintesis nutrisi penting secara mandiri, sedangkan bakteri Gram negatif dan kapang dapat mensintesis hampir semua kebutuhan nutrisinya sehingga kedua kelompok tersebut dapat ditemukan pada bahan pangan dengan kadar vitamin B yang rendah (Rahayu et al.
18
terlihat pada hasil penelitian bahwa S. aureus dengan konsentrasi 1,2% (b/v) pada jam ke-3 mampu dihambat pertumbuhannya hingga 2,42 log CFU/ml sedangkan
E. coli hanya 0,75 log CFU/ml. Gambar bakteri dalam cawan yang menunjukkan penurunan jumlah bakteri terhadap penambahan MBPTe terdapat pada Lampiran 4, 5, dan 6.
Secara keseluruhan, perbedaan S. aureus dan E. coli pada pengujian aktivitas antibakteri dalam media sintetik maupun aplikasi dalam pure jambu biji merah yaitu E. coli membutuhkan konsentrasi MBPTe yang lebih besar daripada
S. aureus. Konsentrasi MBPTe 0,6% (b/v) menurunkan 2,14 log CFU/ml S. aureus dan 0,92 log CFU/ml E. coli sedangkan dalam pure jambu biji merah 0,72 log CFU/ml S. aureus dan 0,31 log CFU/ml E. coli. Susunan komponen dinding sel bakteri Gram positif umumnya lebih sederhana dibandingkan dengan dinding sel bakeri Gram negatif sehingga lebih mudah ditembus senyawa antibakteri. Struktur dinding sel bakteri Gram negatif tersusun oleh peptidoglikan dan outer membrane. Lapisan outer membrane terdiri dari lipopolisakarida (LPS), lipoprotein dan protein (Madigan et al. 2006). Adanya ketiga senyawa pada outer membrane menyebabkan bakteri Gram negatif mempunyai ketahanan terhadap senyawa antibakteri (Friedman et al. 2004). Hal tersebut yang menyebabkan E. coli lebih tahan terhadap minyak biji pala terenkapsulasi dibandingkan dengan S. aureus yang memiliki penurunan log lebih besar ketika diujikan dalam media NB maupun pure jambu biji. Beberapa penelitian juga menunjukkan hasil yang sama seperti yang diperoleh Suliantari (2009) bahwa bakteri Gram negatif (kecuali P. aeruginosa) lebih tahan terhadap perlakuan ekstrak etanol sirih bila dibandingkan dengan bakteri Gram positif. Parhusip et al. (2009), S. aureus dan B. cereus lebih peka terhadap ekstrak temu putih dibandingkan dengan E. coli. Secara keseluruhan, dalam penelitian ini minyak biji pala terenkapsulasi mampu menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif dan Gram negatif.
Pada bakteri Gram positif, bahan antimikroba dapat langsung masuk dan akan mengisi lapisan peptidoglikan kemudian berikatan dengan protein, selanjutnya dapat menyebabkan bakteri tersebut lisis. Sedangkan pada bakteri Gram negatif, bahan tersebut masuk melalui porin (saluran difusi pasif) yang terdapat pada lapisan luar, kemudian masuk ke lapisan peptidoglikan dan selanjutnya membentuk ikatan dengan protein lalu sel bakteri lisis. Adanya senyawa fenol dalam minyak biji pala juga mempengaruhi mekanisme penghambatan. Daya kerja dari senyawa fenol sebagai senyawa antimikroba adalah dengan membentuk ikatan pada permukaan sel kemudian berpenetrasi ke dalam sel sasaran dengan cara difusi pasif untuk bakteri Gram positif atau untuk bakteri Gram negatif adalah dengan mengganggu ikatan hidrofobik (Buck, 2001). Penghambatan juga dapat terjadi terhadap enzim yang bekerja dalam sel. Menurut Pelczar dan Chan (2008) enzim merupakan sasaran potensial senyawa antibakteri. Penghambatan ini umumnya bersifat irreversible yaitu terjadi perubahan membran sel, sehingga enzim menjadi tidak aktif. Dengan terhambatnya atau terhentinya aktivitas enzim, mekanisme kerja enzim dapat terganggu, sehingga mempengaruhi pertumbuhan sel bakteri.
19
Aplikasi MBPTe dalam pure jambu biji dengan konsentrasi 0,6%, 1,2%, dan 2,4% (b/v) mampu menurunkan berturut-turut 0,40, 0,38, dan 1,26 log CFU/ml L. delbrueckii pada waktu kontak 0 jam dan pada waktu kontak 24 jam jumlah penurunan L. delbrueckii sebesar 1,08, 1,17, dan 1,57 log CFU/ml. Hasil analisis uji lanjut menggunakan uji Duncan (Lampiran 9) menunjukkan bahwa konsentrasi 0,6% MBPTe tidak berbeda nyata (p≥0,05) terhadap konsentrasi 1,2% dan 2,4% sehingga konsentrasi 0,6% (b/v) merupakan konsentrasi terendah yang dapat diaplikasikan dalam sistem pangan untuk menghambat pertumbuhan L. delbrueckii. Waktu kontak 0 jam tidak berbeda nyata (p≥0,05) terhadap waktu kontak 24 jam, hasil tersebut menunjukkan bahwa waktu kontak tidak berpengaruh terhadap penghambatan pertumbuhan L. delbrueckii akibat penambahan MBPTe. Perbandingan penurunan jumlah bakteri akibat aktivitas antibakteri MBPTe dapat terlihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Pengaruh konsentrasi MBPTe dan waktu kontak terhadap L. delbrueckii dalam pure jambu biji merah
Penelitian antibakteri terhadap L. delbrueckii telah dilaporkan Francesco et al. (2011) bahwa penambahan nanoenkapsulasi minyak atsiri konsentrasi rendah (1,0 g/l atau 0,1% terpena) sudah dapat menghambat pertumbuhan L. delbrueckii
selama 5 hari yang diaplikasikan dalam sari jeruk dan selama 2 hari dalam jus pir. Senyawa terpena juga terkandung dalam minyak biji pala yang telah dilaporkan bahwa senyawa tersebut memiliki aktivitas antibakteri. Pada L. delbrueckii
penambahan MBPTe tidak efektif menghambat pertumbuhan bakteri karena mengalami peningkatan jumlah bakteri selama waktu kontak 24 jam. Hal tersebut dapat disebabkan karena L. delbrueckii mampu bertahan hidup dalam kondisi asam yang memiliki pH optimum pertumbuhan 5,2-5,8. Berdasarkan sumber
National Food Processors Association dalam Pelczar dan Chan (2008), buah-buahan dalam kaleng dapat dirusak oleh laktobasillus pada pH 3,7-4,5. Faktor lain yang menyebabkan terjadinya peningkatan jumlah L. delbrueckii yaitu adanya pengaruh dari maltodekstrin sebagai bahan penyalut pada enkapsulasi yang dapat digunakan L. delbrueckii sebagai substrat pertumbuhan. Maltodekstrin merupakan
20
bahan pengental sekaligus dapat sebagai emulsifier, mudah melarut pada air dingin dan merupakan oligosakarida yang tergolong dalam prebiotik. Secara nyata dapat memperlancar saluran pencernaan dengan membantu berkembangnya bakteri probiotik (bakteri yang baik). Bomba et al. (2002) melaporkan bahwa pada kondisi in vitro, maltodekstrin mendorong pertumbuhan Lactobacillus paracasei sehingga dapat menghambat pertumbuhan E. coli 08:K88 sedangkan L. paracasei tanpa penambahan maltodekstrin tidak memilki efek penghambatan.
Kemampuan suatu pengawet dalam menghambat pertumbuhan mikroba, salah satunya dipengaruhi oleh konsentrasi pengawet yaitu jenis dan jumlah. Berdasarkan jenis, menurut Praptosuwirya (2001) biji pala memiliki aktivitas bakterisida karena adanya kandungan senyawa miristisin, senyawa hidrokarbon terpena, dan turunan fenilpropana. Kusumaningrum et al. (2003) melaporkan bahwa konsentrasi 1% minyak atsiri ekstrak kasar biji M. fragrans
sudah menunjukkan aktivitas antibakteri terhadap X. campestris. Jumlah antibakteri yang digunakan akan mempengaruhi jumlah penghambatan pertumbuhan bakteri. Pada diagram dan grafik ditunjukkan bahwa semakin banyak enkapsulasi minyak biji pala yang ditambahkan maka semakin besar jumlah bakteri yang dihambat.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Minyak biji pala terenkapsulasi secara efektif dapat menghambat pertumbuhan S. aureus. Bakteri yang paling sensitif terhadap MBPTe baik dalam medium pertumbuhan bakteri uji (NB dan MRSB) maupun aplikasinya dalam pure jambu biji merah adalah S. aureus sedangkan yang paling tahan adalah L. delbrueckii. Aplikasi MBPTe dengan konsentrasi 1,2% dan 2,4% (b/v) sudah mampu menghambat S. aureus dan E. coli dalam pure jambu biji merah pada waktu kontak optimum 3 jam. Penggunaan konsentrasi MBPTe 2,4% yang ditambahkan ke dalam pure jambu biji merah dianggap paling optimum dari hasil penelitian karena dapat menghambat S. aureus sebesar 3,26 log CFU/ml dan E. coli sebesar 3,43 log CFU/mldengan waktu kontak 3 jam, namun dari konsentrasi tersebut masih dapat dioptimasi untuk memperoleh konsentrasi yang lebih rendah (<2,4% dan >1,2%) dengan waktu kontak lebih singkat dan memiliki penghambatan yang memadai.
Saran
21
penelitian sehingga perlu ditentukan dengan memperbanyak konsentrasi yang berbeda untuk diuji.
Pengaruh lama penyimpanan pure jambu biji yang diberi MBPTe pada suhu rendah (5oC) juga perlu dikaji baik terhadap mutu produk maupun konsentrasi komponen bioaktif MBPTe. Selain itu, masih diperlukan adanya penelitian untuk mempelajari pengaruh proses enkapsulasi dan lama penyimpanan terhadap komponen-komponen minyak atsiri MBPTe.
DAFTAR PUSTAKA
Abdalla B. 2013. Pengujian aktivitas antibakteri ekstrak tempe koro pedang (Canavalia ensiformis L.) terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus [skripsi]. Bogor (ID):Institut Pertanian Bogor.
Agustinisari I, Sumangat D, Purwani EY, Kailaku SI, Harimurti N, Yuliani S, Adom G, Haerani C, Triyono M, Wahyudiono, Danuwarsa, Rosmayanti D. 2012. Teknologi nanoenkapsulasi minyak biji pala (Myristica fragrans H) sebagai bahan preservatif puree jambu merah dan sari buah apel. Laporan Akhir Tahun Pelaksanaan Kegiatan Penelitian. Bogor: Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.
Bomba A, Nemcova R, Gancarcikova S, Herich H, Guba P, dan Mudronova D. 2002. Improvement of the prebiotic effect of micro-organisms by their combination with maltodextrins, fructo-oligosaccharides and polyunsaturated fatty acid. Bitish Journal of Nutrition 88:595-599.
[BPOM] Badan Pengawas Obat dan Makanan. 2009. Penetapan Batas Maksimum Cemaran Mikroba dan Kimia dalam Makanan.
[BPS] Badan Pusat Statistik (ID). 2013. Produksi Buah – buahan di Indonesia [Internet]. [diunduh 2013 Nov 15] Tersedia pada: www.bps.go.id.
Dorman HJD dan Deans SG. Antimicrobial agents from plants : Antibacterial activity of plant volatile oils. Journal of Applied Microbiology 88: 308-316. [FDA] Food and Drug Administration. 2001. Bacteriological Analytical Manual
Chapter 3 Aerobic Plate Count [Internet]. [diunduh 2013 Januari 11].
Tersedia pada:
http://www.fda.gov/Food/ScienceReasearch/LaboratoryMethods/Bacteriolo gicalAnalyticalManualBAM/ucm063346.html.
Filgueiras CT dan Vanetti MCD. 2006. Effect of eugenol on growth and Listeriolysin O production by Listeria. Braz. arch. biology technology
49(3): 405-409.
Francesco D, Marianna A, Mariarenata S, Giovanna F. 2011. Nanoencapsulation of essential oils to enhance their antimicrobial activity in foods. LWT-Food Science and Technology (30): 1-7
Friedman M, Henika PR, Levin CE, Mandrell RE. 2004. Antibacterial activities of plant essential oils and their components againts Escherichia coli
22
Gaysinsky S, Taylor T, Davidson P, Bruce B, Weiss J. 2007. Antimicrobial efficacy of eugenol microemulsiions in milk againts Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157: H7. Journal of Food Protection 70(11): 2631-2637.
Gortzi O, Lakas S, Tsaknis J, Chinou I. 2007. Enhanced bioactivity of Citrus limon (Lemon Greek cultivar) extracts, essential oil and isolated compounds before and after encapsulation in liposomes. Planta Medica 73(9): 184. Hartinah S, Mahmudi A. Yoganingrum B. Nugroho I. Maryati. 2006. Khasiat dan
Produk Olahan Jambu Biji (Psidium guajava L.). Info Ristek Vol.4 No.3. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Jakarta.
Kusumaningrum GS, Suranto, Ratna S. 2003. Aktivitas penghambatan minyak atsiri dan ekstrak kasar biji pala (Myristica fragrans Houtt dan Myristica fattua Houtt) terhadap pertumbuhan bakteri Xanthomonas campestris
Oammel asal tanaman brokoli (Brassica olearacea var. Italica). Jurnal Biofarmasi 1(1): 20-24.
Mawaddah R. 2008. Kajian hasil riset potensi antimikroba alami dan aplikasinya dalam bahan pangan di pusat informasi teknologi pertanian FATETA IPB pandurata). Berita Biologi 9(1):1-8.
Oladunmoye MK, Adetuyi FC, dan Akinyosoye A. 2006. Release of sodium and potassium ions by aqueous and ethanolic extract of Cassia Occidentalis on some selected bacteria. International Journal of Molecular Medicine and Advances Sciences 2 (4): 334-336.
Parhusip AJN, Julia RW, Selvy. 2009. Kajian aktivitas antibakteri ekstrak temu putih (Curcuma zedoria) terhadap kerusakan sel bakteri patogen pangan.
Jurnal Ilmu dan Teknologi Pangan 7(1): 21-37
Pelczar MJ, Chan ECS. 2008. Dasar-Dasar Mikrobiologi II. Hadioetomo RS, Imas T, Tjitrosomo SS, Angka SL, penerjemah. Jakarta (ID): UI Pr. Terjemahan dari: Elements of Microbiology.
Prabuseenivasan S, Jayakumar M, dan Ignacimuthu S. 2006. In vitro antibacterial activity of some plants essential oils. BMC Complementary and Alternative Medicine 6(39):1-8 [Internet]. [diunduh 2013 Desember 13]. Tersedia pada: http://www. biomedcentral.com/1427-6882-6-39.
Praptosuwiryo, T. 2001. Tantangan Pengembangan dan Fakta Jenis Tanaman Rempah. Bogor: Yayasan Prosea Indonesia.
Pratama R. 2012. Pemanfaatan metabolit ekstraseluler Lactobacillus delbrueckii
subsp. Bulgaricus dalam pembentukan nanopartikel perak [skripsi]. Bogor (ID):Institut Pertanian Bogor.
Rahayu WP, Nurwitri CC. 2012. Mikrobiologi Pangan. Bogor: IPB Pr.
23
Suliantari. 2009. Aktivitas antibakteri dan mekanisme penghambatan ekstrak sirih hijau (Piper betle Linn) terhadap bakteri patogen pangan [disertasi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Susilawati E. 1987. Pengaruh penambahan bubuk biji pala (Myristica fragrans
Houtt) terhadap pertumbuhan beberapa bakteri penyebab kerusakan makanan [skripsi]. Bogor (ID):Institut Pertanian Bogor.
Ratna Y, Rosida, Lia KW. 2008. Pembuatan puree jambu biji merah (kajian konsentrasi asam sitrat dan lama penyimpanan pada suhu kamar). Jurnal Teknologi Pangan. 2(2): 20-29.
Renate D. 2009. Pengemasan puree cabe merah dengan berbagai jenis plastik yang dikemas vakum (packaging of red chilli puree with various types of plastic vacum packaged). Jurnal Teknologi Industri dan Hasil Pertanian.
14(1):80-89.
Ridawati, Jenie BSL, Ita D, Wellyzar A. 2011. Aktivitas antifungal minyak atsiri jinten putih terhadap Candida parapsilosis ss25, C. orthopsilosis nn14. C. metapsilosis mp27, dan C. etchellsii mp18. Makara, Sains 15(1):8-62. Vedpriya A, Sanjay Y, Sandeep K, Yadav JP. 2010. Antimicrobial activity of
Cassia occidentalis l (leaf) against various human pathogenic microbes. Life
Sccience and Medicine Research Vol. 2010:LSMR-9.
Wang Q, Gong J, Huang X, Yu H, Xue F. 2009. In vitro evaluation of the activity of microencapsulated carvacrol against Escherichia coli with K88 pili. Journalof Applied Microbiology 107:1781-1788.
Winarti C. 2005. Analisis mikroorganisme, kandungan alkohol dan asam lemak sari buah mengkudu dengan gas chromatography. Jurnal Litbang Pertanian
24
LAMPIRAN
Lampiran 1 Data aktivitas antibakteri minyak biji pala terenkapsulasi pada media sintetik terhadap S. aureus, E. coli, dan L. delbrueckii
Lampiran 2 Data aplikasi aktivitas antibakteri minyak biji pala terenkapsulasi pada pure jambu biji merah terhadap S. aureus dan E. coli
25
Lampiran 3 Aplikasi minyak biji pala terenkapsulasi pada L. delbrueckii
Konsentrasi MBPTe (% b/v)
Rata-Rata Jumlah Bakteri (Log CFU/ml)
Rata-Rata Jumlah Penurunan Bakteri
(log CFU/ml)
0 jam 24 jam 0 jam 24 jam
0% 0,6% 1,2% 2,4%
4,02 3,62 3,64 2,76
9,08 8,00 7,91 7,51
- 0,40 0,38 1,26
- 1,08 1,17 1,57
Waktu kontak 0 jam
0% 0,6% 1,2% 2,4%
Waktu kontak 3 jam
0% 0,6% 1,2% 2,4%
Waktu kontak 6 jam
0% 0,6% 1,2% 2,4%
26
Lampiran 5 Aplikasi minyak biji pala terenkapsulasi pada S. aureus
0 jam 3 jam 6 jam
0%
0,6%
1,2%
27
Lampiran 6 Aplikasi minyak biji pala terenkapsulasi pada L. delbrueckii
0 jam 24 jam
0%
0,6%
1,2%
2,4%
*Keterangan:
28
Lampiran 7 Dokumentasi pengujian bakteri terhadap minyak biji pala terenkapsulasi
29
Lampiran 9 Hasil statistik aplikasi antibakteri dalam pure jambu biji
31
32
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gresik pada tanggal 11 April 1991 dari ayah Eko Prayitno dan Sri Wahyuni. Penulis adalah anak pertama dari dua bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Gresik. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Mahasiswa Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi Lurah Asrama TPB IPB (2009-2010), anggota aktif Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan (HIMITEPA) dan Pengurus Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) FATETA. Penulis diberikan kepercayaan menjadi Koordinator Produksi Majalah EMULSI pada kepengurusan tahun 2012-2013. Selain itu penulis juga pernah mengikuti kepanitiaan
Leadership Training (DoYouLead) dan Seminar Pangan Nasional yang diselenggarakan oleh PERGIZI PANGAN pada tahun 2013.
Penulis juga aktif dalam proyek mengajar Tanaman Obat Keluarga oleh SEAFAST-IPB untuk tingkat SD di Desa Cihideung Ilir Bogor (2012-2013). Selain itu, penulis pernah mengikuti PKM Kewirausahaan dan Penelitian yang didanai oleh DIKTI pada tahun 2012 dengan judul “YOWKU: Yoghurt Wortel Beku” dan “Aplikasi Angkak Merah (Monascus purpureus) sebagai Pewarna
Alami pada Kerupuk Bawang”. Penulis mendapat juara Runner-up dalam
International Competition DSDC (Developing Solution for Developing Countries) di Las Vegas, Amerika pada tahun 2012. Penulis juga memperoleh Dana Hibah dari Kementrian Koperasi dan UKM dalam Kompetisi Rencana Bisnis Wirausaha Muda pada tahun 2013.
