iv Universitas Kristen Maranatha ABSTRAK
EFEK ANTIMIKROBA EKSTRAK ETANOL BAWANG PUTIH (Allium sativum Linn.) TERHADAP Staphylococcus aureus DAN Escherichia coli
SECARA IN VITRO
Maysella Suhartono Tjeng, 2011
Pembimbing: Yenni Limyati, dr., Sp.KFR, M.Kes
Staphylococcus aureus dan Escherichia coli banyak ditemukan di tubuh manusia dan dapat bersifat patogen. Kedua bakteri tersebut merupakan salah satu penyebab infeksi bakteri yang tersering, akan tetapi mulai menunjukkan adanya resistensi terhadap antibiotik akibat penggunaan antibiotik yang tidak tepat, sehingga penanganan infeksi bakteri juga semakin sulit. Bawang putih (Allium sativum Linn.) dapat digunakan sebagai terapi alternatif infeksi kedua bakteri tersebut.
Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui efek antimikroba bawang putih terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli.
Desain penelitian bersifat eksperimental murni secara in vitro di laboratorium, menggunakan Mueller-Hinton Agar dengan metode sumuran, lalu diamati diameter zona inhibisi yang dibentuk oleh bawang putih dalam satuan millimeter. Kontrol negatif menggunakan akuades dan kontrol positif menggunakan gentamisin. Data yang diperoleh diolah menggunakan Uji ANOVA Satu Arah dengan α = 5%, dilanjutkan dengan Multiple Comparisons Fisher’s LSD.
Pada hasil penelitian didapatkan zona inhibisi terbesar terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli pada konsentrasi ekstrak etanol bawang putih 100% masing-masing dengan diameter 26,3 mm dan 24,7 mm. Sedangkan zona inhibisi terkecil diperoleh pada konsentrasi 6,25% untuk Staphylococcus aureus sebesar 9,4 mm dan Escherichia coli sebesar 8,6 mm. Uji ANOVA Satu Arah menunjukkan perbedaan yang sangat signifikan (p <0,01). Melalui Uji Multiple Comparisons Fisher’s LSD didapatkan rerata bawang putih dan kontrol negatif mempunyai perbedaan yang sangat signifikan (p <0,01), yang berarti bawang putih memiliki efek antimikroba.
Simpulan dari penelitian ini adalah ekstrak etanol bawang putih memiliki efek antimikroba terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli.
ABSTRACT
IN VITRO ANTIMICROBIAL EFFECTS OF ETHANOL EXTRACT OF GARLIC (Allium sativum Linn.) AGAINST Staphylococcus aureus AND
Escherichia coli
Maysella Suhartono Tjeng, 2011
Advisor: Yenni Limyati, dr., Sp.KFR, M.Kes
Staphylococcus aureus and Escherichia coli, commonly found in the human body, are well known as the most frequent cause of bacterial infections. These bacteria began to show resistance to antibiotics as a result of improper use of antibiotics, making treatment of bacterial infections more difficult. Garlic (Allium sativum Linn.) can be used as alternative treatment for bacterial infections.
The purpose of the study was to determine the antimicrobial effects of garlic against Staphylococcus aureus and Escherichia coli.
The method was a pure experimental design in vitro laboratory, using Mueller-Hinton Agar by hole plate method, then the observed inhibition zone diameters formed by garlic are measured in millimeters. The negative control using distilled water and the positive control using gentamicin. The data obtained were analyzed using One-way ANOVA test with α = 5%, followed by Fisher's LSD Multiple Comparisons.
The result showed that the largest zone of inhibition was formed against Staphylococcus aureus and Escherichia coli at a concentration of 100% ethanol garlic extract, each with diameter of 26.3 mm and 24.7 mm. While the smallest zone of inhibition was obtained at concentration of 6.25% for Staphylococcus aureus was 9.4 mm and 8.6 mm in Escherichia coli. One-way ANOVA test results are highly significant (p <0.01). Post-hoc analysis using Fisher's LSD Multiple Comparisons, revealed that garlic and negative controls are highly significant (p <0.01), which means garlic has antimicrobial effects.
The conclusion of this study is ethanol extract of garlic has antimicrobial effects against Staphylococcus aureus and Escherichia coli.
viii Universitas Kristen Maranatha DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
SURAT PERNYATAAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Manfaat Penelitian ... 2
1.4.1 Manfaat Akademis ... 2
1.4.2 Manfaat Praktis ... 3
1.5 Kerangka Pemikiran ... 3
1.6 Hipotesis Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bawang Putih ... 4
2.1.1 Taksonomi Bawang Putih ... 4
2.1.2 Morfologi Tanaman Bawang Putih ... 5
2.1.3 Penyebaran dan Pertumbuhan Bawang Putih ... 6
2.1.4 Kandungan Kimia Bawang Putih ... 7
2.1.6 Kandungan Gizi Bawang Putih ... 14
2.2 Staphylococcus aureus ... 15
2.2.1 Taksonomi Staphylococcus aureus ... 16
2.2.2 Morfologi dan Identifikasi Staphylococcus aureus .... 16
2.2.3 Struktur Antigen Staphylococcus aureus ... 18
2.2.4 Enzim dan Toksin Staphylococcus aureus ... 19
2.2.5 Penyakit yang disebabkan Staphylococcus aureus .... 22
2.3 Escherichia coli ... 23
2.3.1 Taksonomi Escherichia coli ... 23
2.3.2 Morfologi dan Identifikasi Escherichia coli ... 24
2.3.3 Struktur Antigen Escherichia coli ... 26
2.3.4 Penyakit yang disebabkan Escherichia coli ... 27
2.4 Antibiotik ... 30
2.4.1 Antibiotik secara Umum ... 30
2.4.2 Gentamisin ... 31
BAB III BAHAN DAN METODE PENELITIAN 3.1 Bahan dan Alat Penelitian ... 33
3.1.1 Bahan Penelitian ... 33
3.1.2 Alat Penelitian ... 33
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 34
3.3 Metode Penelitian ... 34
3.3.1 Desain Penelitian ... 34
3.3.2 Variabel Penelitian dan Definisi Operasional Variabel ... 35
3.3.2.1 Variabel Penelitian ... 35
3.3.2.2 Definisi Operasional Variabel ... 35
3.3.3 Besar Sampel Penelitian ... 35
3.3.4 Prosedur Kerja ... 36
3.3.4.1 Pengumpulan Bahan Uji ... 36
x Universitas Kristen Maranatha
3.3.4.3 Langkah-langkah Persiapan Penelitian ... 38
3.3.5 Metode Analisis ... 46
3.3.5.1 Hipotesis Statistik ... 46
3.3.5.2 Kriteria Uji ... 46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ... 47
4.1.1 Identifikasi Mikroorganisme ... 47
4.1.1.1 Pengamatan Makroskopis Koloni Bakteri .. 47
4.1.1.2 Pengamatan Mikroskopis Bakteri ... 47
4.1.2 Hasil Penelitian dan Analisis Statistik Efek Antimikroba Ekstrak Etanol Bawang Putih (Allium sativum Linn.) terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli ... 48
4.2 Pembahasan ... 53
4.3 Uji Hipotesis ... 55
4.3.1 Hipotesis Penelitian ... 55
4.3.2 Hal-hal yang Mendukung ... 55
4.3.3 Hal-hal yang tidak Mendukung ... 55
4.3.4 Kesimpulan ... 56
BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan ... 57
5.2 Saran ... 57
DAFTAR PUSTAKA ... 58
LAMPIRAN ... 62
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Kandungan Gizi Bawang Putih Mentah per 100 gram (3,5 oz) ... 14 Tabel 4.1 Hasil Penelitian Efek Antimikroba Ekstrak Etanol Bawang Putih
(Allium sativum Linn.) terhadap Staphylococcus aureus ... 48 Tabel 4. 2 Hasil Test of Homogeneity of Variances terhadap Staphylococcus
aureus ... 48 Tabel 4.3 Tabel ANOVA Hasil Penelitian terhadap Staphylococcus aureus ... 48 Tabel 4.4 Tabel Multiple Comparisons Fisher’s LSD terhadap Staphylococcus
aureus ... 49 Tabel 4.5 Hasil Penelitian Efek Antimikroba Ekstrak Etanol Bawang Putih
(Allium sativum Linn.) terhadap Escherichia coli ... 50 Tabel 4.6 Hasil Test of Homogeneity of Variances terhadap Escherichia coli . 51 Tabel 4.7 Tabel ANOVA Hasil Penelitian terhadap Escherichia coli ... 51 Tabel 4.8 Tabel Multiple Comparisons Fisher’s LSD terhadap Escherichia
xii Universitas Kristen Maranatha DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Umbi dan Siung Bawang Putih ... 6
Gambar 2.2 Potongan Longitudinal Siung Bawang Putih secara Skematis ... 7
Gambar 2.3 Kelompok Cysteine Sulfoxide/Thiosulfinate ... 8
Gambar 2.4 Kelompok γ-glutamylcysteine Peptide ... 8
Gambar 2.5 Pembentukan Allicin ... 8
Gambar 2.6 Perubahan Senyawa Cysteine Sulfoxide pada Bawang Putih ... 9
Gambar 2.7 Senyawa Sulfur dari berbagai Metode Ekstraksi Bawang Putih .. 10
Gambar 2.8 Pengaruh Allicin terhadap Sintesis Protein ... 12
Gambar 2.9 Staphylococcus aureus pada Pewarnaan Gram ... 17
Gambar 2.10 Koloni Staphylococcus aureus dengan Zona Hemolisis pada Lempeng Agar Darah (LAD) setelah Inkubasi 24 Jam ... 18
Gambar 2.11 Struktur Dinding Sel Staphylococcus aureus ... 23
Gambar 2.12 Escherichia coli pada Pewarnaan Gram ... 25
Gambar 2.13 Koloni Escherichia coli pada EMB ... 25
Gambar 2.14 Struktur Antigen Escherichia coli ... 26
Gambar 2.15 Escherichia coli Penyebab Diare berdasarkan Interaksinya terhadap Sel Epitel Usus ... 29
Gambar 3.1 Bagan Ekstrasi menggunakan Pelarut Organik ... 38
Gambar 3.2 Metode Streak-Plate ... 41
Gambar 3.3 Prosedur Pewarnaan Gram ... 43
DAFTAR LAMPIRAN
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Staphylococcus aureus merupakan salah satu bakteri yang banyak
ditemukan pada tubuh manusia dan dapat bersifat patogen, terdapat pada saluran
pernapasan bagian atas, kulit kepala, ketiak, dan lipat paha. Staphylocococcus
aureus dapat menyebabkan impetigo, endokarditis, pneumonia, folikulitis,
osteomielitis, dan sebagainya (Tolan, 2013). Bakteri lain, Escherichia coli
merupakan salah satu penyebab paling sering kolesistitis, bakteremia, kolangitis,
infeksi saluran kemih, gastroenteritis, juga meningitis pada neonatal, serta
pneumonia (Madappa, 2012).
Bakteri dapat melakukan transfer materi genetik berupa plasmid dengan
bakteri lainnya untuk mempertahankan dirinya terhadap lingkungan (Brooks,
Carroll, Butel, Morse, & Mietzner, 2007). Penggunaan antibiotik yang tidak tepat
mengakibatkan banyak bakteri yang resisten terhadap antibiotik dan sulitnya
penanganan infeksi bakteri tersebut. Telah ditemukan beberapa macam bakteri
patogen yang resisten terhadap antibiotik di antaranya Staphylococcus aureus
yang resisten terhadap antibiotik β-laktam seperti metisilin, oksasilin, nafsilin; dan
sefalosporin (Dellit, Hofmann, & Olson, 2004). Pasien-pasien diare di rumah sakit
di Jakarta, Padang, Medan, Denpasar, Pontianak, Makassar, dan Batam pada
tahun 1995 sampai 2001 menunjukkan strain Escherichia coli yang multiresisten
terhadap ampisilin (73%), kotrimoksazol (55%), kloramfenikol (43%),
siprofloksasin (22%), gentamisin (18%), dan sefotaksim (13%) (Tjaniadi, et al.,
2003).
Berdasarkan pernyataan di atas, maka perlu dilakukan penelitian terhadap
tumbuhan herbal yang berefek antimikroba, sehingga dapat digunakan sebagai
alternatif pengobatan infeksi bakteri, salah satunya adalah bawang putih.
Bawang putih (Allium sativum Linn.) dikenal sebagai tanaman yang memiliki
manfaat. Sudah sejak lama bawang putih telah digunakan sebagai bumbu dapur,
bahkan hampir semua masakan Indonesia menggunakan bawang putih sebagai
bumbu dasar. Bawang putih juga digunakan untuk keperluan kecantikan seperti
menyembuhkan bekas luka jerawat. Bawang putih dikenal berperan dalam
pengobatan berbagai penyakit, seperti aterosklerosis, hiperkolesterolemia,
hipertensi; dan infeksi. Selama Perang Dunia I dan II, bawang putih bahkan
digunakan sebagai antiseptik atau desinfektan luka terbuka dan mencegah gangren
(Ehrlich, 2011).
1.2 Identifikasi Masalah
1) Apakah ekstrak etanol bawang putih memiliki efek antimikroba terhadap
Staphylococcus aureus.
2) Apakah ekstrak etanol bawang putih memiliki efek antimikroba terhadap
Escherichia coli.
1.3 Tujuan Penelitian
1) Untuk mengetahui efek antimikroba ekstrak etanol bawang putih terhadap
Staphylococcus aureus.
2) Untuk mengetahui efek antimikroba ekstrak etanol bawang putih terhadap
Escherichia coli.
1.4 Manfaat Penelitian
1.4.1 Manfaat Akademis
Penelitian ini dapat dijadikan sebagai masukan untuk menambah wawasan dan
pengetahuan kalangan medis tentang efek antimikroba dari bawang putih.
Penelitian ini juga dapat dijadikan masukan ataupun referensi untuk penelitian
3 Universitas Kristen Maranatha
1.4.2 Manfaat Praktis
Diharapkan masyarakat dapat memanfaatkan bawang putih yang berefek
antimikroba sebagai terapi alternatif infeksi bakteri, khususnya yang disebabkan
oleh Staphylococcus aureus dan Escherichia coli.
1.5 Kerangka Pemikiran
Bawang putih memiliki senyawa sulfur yang memiliki efek antimikroba
terhadap bakteri gram-positif dan gram-negatif, yaitu allicin dengan prekursor
aliin yang diubah oleh enzim alliinase. (Harris, Cottrell, Plummer, & Lloyd,
2001). Allicin merupakan senyawa yang tidak stabil tapi memiliki efek
antimikroba yang poten. Efek antimikroba allicin disebabkan oleh reaksi kimia
dengan gugus sulfhydryl (thiol) pada berbagai enzim, seperti RNA polimerase,
yang dapat mempengaruhi transkripsi bakteri gram-positif dan gram-negatif.
Allicin juga mengganggu sintesis protein yang memiliki gugus sulfhydryl dengan
melakukan reaksi pertukaran disulfide, sehingga protein yang dibutuhkan oleh
bakteri tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya (Borlinghaus, Albrecht,
Gruhlke, Nwachukwu, & Slusarenko, 2014).
1.6 Hipotesis Penelitian
1) Ekstrak etanol bawang putih memiliki efek antimikroba terhadap
Staphylococcus aureus.
2) Ekstrak etanol bawang putih memiliki efek antimikroba terhadap Escherichia
DAFTAR PUSTAKA
Abubakar, E.-m. M. (2009). Efficacy of crude extracts of garlic (Allium sativum
Linn.) against nosocomial Escherichia coli, Staphylococcus aureus,
Streptococcus pneumoniae, and Pseudomonas aeruginosa. Journal of
Medicinal Plants Research, 3 (4), 179-185.
Adiguna, P. (2014). The Secret of Herbal. Sleman: Cemerlang Publishing.
Ankri, S., & Mirelman, D. (1999). Antimicrobial properties of allicin from garlic.
1 . Rehovoy, Israel: Elsevier.
Banerjee, S. K., & Maulik, S. K. (2002). Effect of garlic on cardiovascular
disorders: a review. Nutrition Journal, 1 (4).
Borlinghaus, J., Albrecht, F., Gruhlke, M., Nwachukwu, I., & Slusarenko, A.
(2014). Allicin: Chemistry and Biological Properties. Molecules, 19,
12591-12618.
Brooks, G. F., Carroll, K. C., Butel, J. S., Morse, S. A., & Mietzner, T. A. (2007).
Jawetz, Melnick & Adelberg's Medical Microbiology (25 ed.). (H. L. Michael
Weitz, Ed.) New York: Mc-Graw Hill.
Brunton, L. L., Lazo, J. S., & Parker, K. L. (2005). Goodman & Gilman's The
Pharmacological Basis of Therapeutics (11 ed.). New York: McGraw-Hill.
Cheeptham, N. (2010, August 2). Eosin-Methylene Blue. Retrieved January 8,
2014, from Microbe Library:
http://microbelibrary.org/library/2-associated-figure-resource/2073-escherichia-coli-on-emb-enlarged-view
Colin-Gonzales, A. L., Santana, R. A., Silva-Islas, C. A., Chanez-Cardenas, M.
E., Santamaria, A., & Maldonado, P. D. (2012). The Antioxidant Mechanisms
Underlying the Aged Garlic Extract- and S-Allylcysteine-Induced Protection.
59
Davis, S. R. (2005). An overview of the antifungal properties of allicin and its
breakdown products - the possibility of a safe and effective antifungal
prophylactic. Mycoses, 48, 95-100.
Dellit, T., Hofmann, J., & Olson, E. (2004, August 10). Interim Guidelines for
Evaluation and Management of Community-Associated Methicillin-Resistant
Staphylococcus aureus Kind and Soft Tissue Infections in Outpatient Settings.
Retrieved January 8, 2014, from
http://countyofkings.com/health/forms/MRSA-guidelines.pdf
Dewi, N. (2012). Untung Segunung Bertanam Aneka Bawang. Yogyakarta:
Pustaka Baru Press.
Ehrlich, S. D. (2011, January 26). Garlic. Retrieved January 7, 2014, from
University of Maryland Medical Center:
http://umm.edu/health/medical/altmed/herb/garlic
Frank, K. (2014, October 26). Garlic. Retrieved October 26, 2014, from
Examine.com: http://examine.com/supplements/garlic/
Ganesh, K., & Ganesh, M. (2013). Underground Stem Modifications. Retrieved
January 8, 2014, from TutorVista.com:
http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iii/angiosperm-morphology/underground-stem-modifications.php#bulb
Gourse, R., Ross, W., & Gaal, T. (2000). Ups and downs in bacterial transcription
initiation: the role of the alpha subunit of RNA polymerase in promoter
recognition. Molecular Microbiology, 37 (4), 687-695.
Gull, I., Saeed, M., Shaukat, H., Aslam, S. M., Samra, Z. Q., & Athar, A. M.
(2012). Inhibitory effect of Allium sativum and Zingiber officinale extracts
on clinically important drug resistant pathogenic bacteria. Annals of Clinical
Harley, J., & Prescott, L. M. (2002). Laboratory Experiments in Microbiology (5
ed.). New York: Mc-Graw Hill.
Harris, J. C., Cottrell, S. L., Plummer, S., & Lloyd, D. (2001). Antimicrobial
properties of Allium sativum (garlic). Applied Microbiology and Techonology
, 57, 282-286.
Hernawan, U. E., & Setyawan, A. D. (2003). Review: Senyawa Organosulfur
Bawang Putih (Allium sativum L.) dan Aktivitas Biologinya. Biofarmasi , 1
(2), 65-76.
Katzung, B. G. (2006). Basic and Clinical Pharmacology. San Fransisco:
McGraw-Hill.
Lowy, F. D. (1998). Staphylococcus aureus Infections. The New England Journal
of Medicine, 339, 520-532.
Madappa, T. (2012). Escherichia coli Infection. Retrieved January 8, 2014, from
Medscape: http://emedicine.medscape.com/article/217485-overview
Mukhtar, S., & Ghori, I. (2012). Antibacterial activity of aqueous and ethanolic
extracts of garlic, cinnamon and turmeric acid against Escherichia coli ATCC
25922 and Bacillus subtilis DSM 3256. International Journal of Applied
Biology and Pharmaceutical Technology, 3 (2), 131-136.
Rukmana, R. (1995). Budi Daya bawang Putih. Yogyakarta: Kanisius.
Safithri, M., Bintang, M., & Poeloengan, M. (2011). Antibacterial activity of
garlic extract against some pathogenic animal bacteria. Media Peternakan ,
34 (3), 155-158.
Stavělíková, H. (2008). Morphological characteristics of garlic (Allium sativum
L.) genetic resources collection-Information. The Journal of Horticultural
61
Syamsiah, I. S., & Tajudin. (2005). Khasiat dan Manfaat Bawang Putih Raja
Antibiotik Alami. Jakarta: AgroMedia Pustaka.
Tjaniadi, P., Lesmana, M., Subekti, D., Machpud, N., Komalarini, S., Santoso,
W., et al. (2003). Antimicrobial resistance of bacterial pathogens associated
with diarrheal patients in Indonesia. American Journal of Tropical Medicine
and Hygiene, 68 (3), 666-670.
Tolan, R. W. (2013, November 11). Staphylococcus aureus Infection. Retrieved
January 8, 2014, from Medscape:
http://emedicine.medscape.com/article/971358-overview#showall
USDA. (2014, January). National Nutrient Database for Standard Reference
Release 27. Retrieved October 8, 2014, from Agricultural Research Service
United States Department of Agriculture:
http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/3015?fg=&mna=&lfacet=&format=
&count=&max=25&offset=&sort=&qlookup=Garlic
Utami, P., & Mardiana, L. (2013). Umbi Ajaib Tumpas Penyakit. Jakarta: Penebar
Swadaya.
Willey, J. M., Sherwood, L. M., & Woolverton, C. J. (2008). Prescott, Harley, &
Klein's Microbiology (7th ed.). New York, US: McGraw-Hill.
World Health Organization. (1999). WHO Monographs on Selected Medicinal
Plants - Volume 1. Retrieved June 17, 2014, from The WHO Essential
Medicines and Health Products Information Portal:
apps.who.int/medicinedocs/en/d/Js2200e/4.html
