TESIS
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS
DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL)
PADA SEDIAAN PROBIOTIK
OLEH:
YUNI TRISNAWITA
NIM 147014004
PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
THE EFFECT OF STORAGE ON VIABILITY AND
ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF BACTERIOCIN FROM
LACTIC ACID BACTERIA (LAB) IN PROBIOTIC
PREPARATIONS
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara
OLEH:
YUNI TRISNAWITA
NIM 147014004
PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
LEMBAR PERSETUJUAN TESIS
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS
DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL)
PADA SEDIAAN PROBIOTIK
OLEH:
YUNI TRISNAWITA
NIM 147014004
Medan, Februari 2017 Menyetujui:
Komisi Pembimbing, Komisi Penguji,
Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt. Prof. Dr.rer.nat. E. De Lux Putra, S.U., Apt.
NIP 195006071979031001 NIP 195306191983031001
Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt. Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt.
NIP 195008281976032002 NIP 195707231986012001
Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt. NIP 195006071979031001
Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt. NIP 195008281976032002
Mengetahui: Disahkan Oleh:
Sekretaris Program Studi, Dekan,
Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt. Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt.
LEMBAR PENGESAHAN TESIS
Nama Mahasiswa : Yuni Trisnawita
Nomor Induk Mahasiswa : 147014004
Program Studi : Magister Farmasi
Judul Tesis : Pengaruh Penyimpanan terhadap Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari Bakteri Asam Laktat (BAL) pada Sediaan Probiotik
Telah diuji dan dinyatakan LULUS di depan Tim penguji pada hari Jumat tanggal sepuluh bulan Februari tahun dua ribu tujuh belas.
Mengesahkan: Tim Penguji Tesis
Ketua Tim Penguji Tesis : Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt. Anggota Tim Penguji Tesis : Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt.
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini: Nama Mahasiswa : Yuni Trisnawita Nomor Induk Mahasiswa : 147014004 Program Studi : Magister Farmasi
Judul Tesis : Pengaruh Penyimpanan terhadap Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari Bakteri Asam Laktat (BAL) pada Sediaan Probiotik
Dengan ini menyatakan bahwa tesis yang saya buat adalah asli karya saya sendiri, bukan plagiat dan apabila dikemudian hari diketahui tesis saya tersebut plagiat karena kesalahan saya sendiri maka saya bersedia diberi sanksi apapun oleh Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi USU. Saya tidak akan menuntut pihak manapun atas perbuatan saya tersebut.
Demikian surat pernyataan ini saya perbuat dengan sebenarnya dan dalam keadaan sehat.
Medan, Februari 2017 Yang membuat pernyataan,
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Pengaruh Penyimpanan terhadap Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari
Bakteri Asam Laktat (BAL) pada Sediaan Probiotik” yang merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Magister Farmasi di Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara. Selama menyelesaikan penelitian dan tesis ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, baik moril maupun materil. Untuk itu penulis menghaturkan penghargaan dan terima kasih yang tiada terhingga kepada:
1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H., M.Hum., atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
2. Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt., yang telah menyediakan fasilitas dan kesempatan bagi penulis menjadi mahasiswa Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
3. Sekretaris Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt., yang telah memberikan fasilitas bagi penulis selama menjadi mahasiswa Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
bimbingan, arahan, masukan, saran, dan dorongan dengan penuh kesabaran tulus dan ikhlas bagi penulis dalam menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.
5. Dosen pambanding, Bapak Prof. Dr. rer. nat. Effendy De Lux Putra, S.U., Apt., dan Ibu Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt., yang telah banyak memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam penyelesaian tesis ini, sehingga tesis ini semakin baik.
6. Ayahanda Sutrisno rahimahullah, Ibunda Nuraini, adikku Febi Firmansyah rahimahullah, Zulfan Ahmad, dan Fauziah Tul Halim, yang telah banyak memberikan bantuan dalam bentuk moril dan materil bagi penulis dalam menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.
7. Suami tercinta Khairil Azmi, SH., serta anak-anakku Al Ghifari Naymi dan Arashkafi Naymi atas keridhoannya yang tiada henti mendoakan dan memberikan semangat serta kasih sayang yang tak ternilai dengan apapun. 8. Bapak Dr. Panal Sitorus, M. Si., Apt., serta seluruh asisten di Laboratorium
Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan informasi dalam penelitian dan penyelesaian tesis ini.
9. Ibu Dra. Nunuk Priyani, M. Sc., dan Ibu Nurhasni Muluk serta seluruh asisten di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan informasi dalam penelitian dan penyelesaian
tesis ini.
Serta untuk semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tesis ini. Kiranya Allah SWT memberikan balasan yang berlipat ganda atas kebaikan dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini dapat menjadi kontribusi yang bermanfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya di bidang farmasi.
Medan, Februari 2017 Penulis,
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS
DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL)
PADA SEDIAAN PROBIOTIK
ABSTRAK
Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat memberikan efek menguntungkan bagi kesehatan inang jika diberikan dalam jumlah yang cukup (107 CFU/hari). Golongan bakteri asam laktat (BAL) seperti Lactobacillus, Streptococcus dan bakteri Bifidobacterium paling umum digunakan sebagai bakteri probiotik guna memelihara ekologi mikroflora saluran pencernaan dengan menghambat laju pertumbuhan mikroflora yang tidak diinginkan seperti bakteri Staphylococcus aureus (S. aureus) dan bakteri Escherichia coli (E. coli). Efek tersebut disebabkan oleh kemampuan bakteri dalam menghasilkan asam laktat serta substansi penghambat spesifik seperti bakteriosin yang memiliki aktivitas antibakteri luas terhadap bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari bakteri asam laktat (BAL) pada sediaan probiotik terhadap bakteri S. aureus dan E. coli.
Sediaan probiotik yang digunakan adalah A (Lacto B), B (Rillus), C (Interlac) dan D (Lacbon) masing-masing mengandung BAL tunggal maupun
campuran. Uji viabilitas BAL dilakukan dengan menghitung koloni bakteri yang tumbuh pada media MRSA dan menguji aktivitas antibakterinya pada setiap uji viabilitas. Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL dilakukan terhadap bakteri S. aureus dan E. coli pada media MHA menggunakan cakram kertas berdiameter 6 mm dengan Tetrasiklin HCl 30 µg sebagai kontrol positif dan akuades sebagai kontrol negatif. Pengujian dilakukan setiap 7 hari dimulai hari ke-0 dan sesudah penyimpanan pada suhu 4oC dan 28oC selama 28 hari.
Penelitian menunjukkan bahwa viabilitas BAL A tidak sesuai label (5,04 x 107 CFU/sachet), sedangkan viabilitas BAL B, C dan D sesuai label.
Penyimpanan pada suhu 28oC selama 28 hari menyebabkan penurunan signifikan pada viabilitas BAL C (P < 0,05) meskipun seluruh BAL tetap menunjukkan adanya aktivitas antibakteri terhadap bakteri S. aureus dan E. coli pada tiap uji viabilitas. Penyimpanan pada suhu 28oC selama 28 hari menyebabkan penurunan
aktivitas antibakteri bakteriosin yang signifikan dari BAL A terhadap bakteri S. aureus dan E. coli dan BAL B terhadap bakteri E. coli (P < 0,05).
Kesimpulan dari penelitian ini sebaiknya melakukan penyimpanan pada suhu 4oC guna mempertahankan viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik.
THE EFFECT OF STORAGE ON VIABILITY AND
when it is administered in adequate (107 CFU/day). Group of lactic acid bacteria (LAB) such as Lactobacillus, Streptococcus and Bifidobacterium bacteria most commonly used as probiotic bacteria to preserve ecology of digestive tract microflora that inhibit the growth of unwanted microflora such as Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli). The effect is caused by ability of bacteria to produce lactic acid like bacteriocin that have broad antibacterial activity against Gram positive and Gram negative bacteria.The objective was to determine the effect of storage on the viability and the antibacterial activity of bacteriocin from lactic acid bacteria (LAB) in probiotic preparations against S. aureus and E. coli.
Four different of probiotic preparations was used A (Lacto B), B (Rillus), C (Interlac) and D (Lacbon) each contains single or mixed LAB. Viability test of
LAB was done by counting number of colony bacteria that live on MRSA medium and then test of antibacterial activity of LAB was usually after viability test. Test of antibacterial activity bacteriocin of LAB against S. aureus and E. coli on media MHA using paper disc of diameter 6 mm, Tetracycline HCl 30 µg as positive control and distilled water as negative control. Observation was done every 7 days started on day 0 and after storage at temperature 4oC and 28oC for 28 days.
The result show that counts of the colonies from LAB A was less on the label (5,04 x 107 CFU/sachet), whereas viability of B, C and D as a lable. Storage at temperature of 28oC for 28 days counts significant loss of viability from LAB C (P < 0.05) although LAB still inhibit zone against S. aureus and E. coli in each test viability. Storage at temperature of 28oC for 28 days decrease significantly on the antibacterial activity LAB of bacteriocin for sample A against S. aureus bacteria and E. coli and LAB B against E. coli bacteria (P < 0.05).
Conclucions from this study suggest that storage at temperature of 4°C for 28 days maintain viability and antibacterial activity bacteriocin LAB in probiotic preparations.
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN TESIS ... iii
LEMBAR PENGESAHAN TESIS ... iv
SURAT PERNYATAAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... ... xvi
DAFTAR GAMBAR ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
DAFTAR SINGKATAN ... xx
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Hipotesis ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Bakteri ... 7
2.2 Bakteri saluran pencernaan ... 8
2.2.1 Bakteri Escherichia coli. ... 9
2.2.2 Bakteri Staphylococcus aureus ... 9
2.2.3 Bakteri asam laktat ... 10
2.2.3.1 Bakteri Lactobacillus. ... 10
2.2.2.2 Bakteri Streptococcus thermophilus. ... 12
2.2.2.3 Bakteri Bifidobacterium. ... 12
2.3 Probiotik... 13
2.3.1 Manfaat probiotik ... 13
2.3.1.1 Antidiare. ... 14
2.3.1.2 Antihipertensi.. ... 14
2.3.1.3 Antialergi. ... 14
2.3.1.4 Imunomodulator ... 15
2.3.1.5 Menurunkan kolesterol ... 15
2.3.1.6 Memperbaiki intoleransi laktosa. ... 15
2.3.1.7 Mengurangi Irritable bowel syndrome ... 16
2.3.1.8 Pemberantasan Helicobacter pylori. ... 16
2.3.1.9 Mencegah kanker usus besar ... 16
2.3.1.10 Mencegah vaginosis. ... 16
2.3.2 Sediaan probiotik ... 17
2.3.2.1 Produk susu fermentasi. ... 17
2.3.2.2 Pangan atau minuman fermentasi. ... 18
2.3.3 Hal yang perlu diperhatikan pada sediaan probiotik .. 20
2.4 Pertumbuhan Bakteri ... 21
2.4.1 Pertumbuhan simbiosis... 24
2.4.2 Pertumbuhan sinergis. ... 24
2.4.3 Pertumbuhan antagonis. ... 25
2.5 Metabolisme Bakteri ... 25
2.6 Isolasi Bakteri ... 27
2.7 Identifikasi Bakteri ... 28
2.8 Viabilitas Bakteri ... 28
2.8.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi viabilitas bakteri. 29 2.8.1.1 Faktor intrinsik. ... 29
2.8.1.2 Faktor ekstrinsik. ... 30
2.8.1.3 Faktor implisit. ... 31
2.9 Senyawa Antibakteri ... 31
2.9.1 Asam organik. ... 31
2.9.2 Hidrogen peroksida. ... 32
2.9.3 Karbon dioksida ... 32
2.9.4 Diasetil. ... 32
2.9.5 Bakteriosin... 32
2.9.5.1 Karakteristik bakteriosin. ... 33
2.9.5.2 Mekanisme aksi bakteriosin ... 33
2.9.5.3 Sintesis bakteriosin ... 33
2.10 Uji Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari
BAL ... 34
2.10.1 Uji Viabilitas BAL. ... 34
2.10.2 Uji Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari BAL. ... 35
BAB III METODE PENELITIAN ... 40
3.3.2.10 Pembuatan inokulum bakteri patogen ... 45
3.3.2.11 Pembuatan lempeng bakteri patogen ... 45
3.4 Prosedur ... 45
3.4.2 Uji aktivitas antibakteri hasil uji viabilitas BAL ... 46
3.4.3 Isolasi BAL... 46
3.4.4 Identifikasi BAL ... 46
3.4.5 Penentuan waktu inkubasi optimum BAL... 47
3.4.6 Penentuan waktu optimum aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 48
3.4.7 Produksi bakteriosin dari BAL ... 49
3.4.8 Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 49
3.5 Analisis Data ... 50
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 51
4.1 Viabilitas BAL ... 51
4.2 Aktivitas antibakteri hasil uji viabilitas BAL ... 54
4.3 Karakteristik BAL... 58
4.4 Jenis BAL ... 59
4.5 Waktu inkubasi optimum BAL ... 60
4.6 Pengaruh inkubasi terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 62
4.7 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL. ... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68
5.1 Kesimpulan ... 68
5.2 Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA ... 69
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Karakteristik metabolisme bakteri Lactobacillus sp ... 26
2.2 Ketentuan potensi aktivitas antibakteri ... 37
2.3 Uji viabilitas BAL ... 38
2.4 Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 39
4.1 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC terhadap viabilitas BAL (log CFU/sediaan) ... 52
4.2 Pengaruh penyimpanan pada suhu 28oC terhadap viabilitas BAL (log CFU/sediaan) ... 52
4.3 Pengaruh suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... 54
4.4 Pengaruh suhu 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... 55
4.5 Jenis BAL dalam sampel ... 60
4.6 Waktu inkubasi BAL ... 61
4.7 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap S. aureus .... 62
4.8 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 64
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1 Kerangka pikir penelitian ... 6
2.1 Kurva pertumbuhan bakteri ... 22
4.1 Jumlah koloni BAL ... 51
4.2 Pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas BAL ... 52
4.3 Aktivitas antibakteri BAL terhadap bakteri S. aureus ... 55
4.4 Aktivitas antibakteri BAL terhadap bakteri E. coli ... 56
4.5 Pengaruh suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 56
4.6 Pengaruh suhu 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 57
4.7 Morfologi koloni BAL ... 58
4.8 Morfologi sel BAL ... 60
4.9 Pengaruh waktu inkubasi terhadap pertumbuhan BAL ... 61
4.10 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap S. aureus .. 62
4.11 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 63
4.12 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... . 64
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1 Komposisi sediaan probiotik mengandung BAL ... 76
2 Perhitungan sampel ... 77
3 Diagram uji viabilitas BAL ... 78
4 Diagram uji aktivitas antibakteri BAL hasil uji viabilitas ... 79
5 Diagram penentuan waktu inkubasi optimum BAL ... 80
17 Pengaruh waktu inkubasi terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap bakteri S. aureus ... . 96
20 Data uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 99 21 SPSS pengaruh penyimpanan terhadap aktivitas antibakteri
DAFTAR SINGKATAN
BAL : Bakteri asam laktat
L. : Lactobacillus
B. : Bifidobacterium
S. : Streptococcus
S. aureus : Staphylococcus aureus
E. coli : Escherichia coli
MRSA : deMann Rogosa Sharpe Agar MRSB : deMann Rogosa Sharpe Broth
NA : Nutrient Agar
MHA : Mueller Hinton Agar
ALT : Angka Lempeng Total o
C : derajat celcius rpm : revolusi per menit
Asa : sampel A terhadap Staphylococcus aureus Bsa : sampel B terhadap Staphylococcus aureus Csa : sampel C terhadap Staphylococcus aureus Dsa : sampel D terhadap Staphylococcus aureus AEc : sampel A terhadap Escherichia coli BEc : sampel B terhadap Escherichia coli CEc : sampel C terhadap Escherichia coli DEc : sampel D terhadap Escherichia coli
KpEc : kontrol positif terhadap Escherichia coli
KnSa : kontrol negatif terhadap Staphylococcus aureus KnEc : kontrol negatif terhadap Escherichia coli
i : inokulum
s : supernatan
b : bakteriosin
