PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Oleh
DEWI RULIA BR SITEPU
117030029/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains dalam Program Studi Magister pada Program
Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Oleh
DEWI RULIA BR SITEPU
117030029/BIO
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PENGENDALIAN BIOFILM
Mycobacterium fortuitum PADA PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI BAKTERI ASAM LAKTAT PERAIRAN TAWAR
Nama Mahasiswa : DEWI RULIA BR SITEPU
Nomor Induk Mahasiswa : 117030029 Program Studi : Magister Biologi
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. It Jamilah, M.Sc
NIP.19631012 199103 1 001 NIP.131420019
Dr. Ir Herla Rusmarillin, MS
Ketua Program Studi, Dekan,
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGENDALIAN BIOFILM Mycobacterium fortuitum PADA
PERMUKAAN SISIK IKAN DAN PLASTIK PVC
DENGAN SENYAWA ANTIBAKTERI
BAKTERI ASAM LAKTAT
PERAIRAN TAWAR
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah di jelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 24 Agustus 2013
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Dewi Rulia Br Sitepu
NIM : 117030029
Program Studi : Magister Biologi
Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum Pada Permukaan Sisik Ikan Dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri Bakteri Asam Laktat
Perairan Tawar
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data, menformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 24 Agustus 2013
Telah diuji pada
Tanggal : 24 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Dr. It Jamilah, M.Sc
Anggota : 1. Dr. Ir. Herla Rusmarillin, MP
2. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc
3. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc
RIWAYAT HIDUP A. IDENTITAS
Nama berikut gelar : Dewi Rulia Br Sitepu, S.Pd., M.Si
Tempat, Langgal Lahir : Binjai, 29 Oktober 1989
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Email : wiezzaiankk@gmail.com
B. RIWAYAT PENDIDIKAN
Strata 1: Universitas Negeri Medan 2011
Strata 2 : Universitas Sumatera Utara 2013
C. RIWAYAT PEKERJAAN
• Pengajar Biologi di PT. Maestro Binjai dari tahun 2011 sampai 2013.
• Kepala Bagian Biologi di Optimal Knowledge dari tahun 2013 sampai
sekarang.
• Guru Biologi di Yayasan Esa Prakarsa Selesai Langkat dari 2008 sampai
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan Tesis yang berjudul “ Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum pada Permukaan Sisik Ikan dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri Bakteri Asam Laktat Perairan Tawar”. Tesis ini penulis ajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan pada Magister Biologi pada Departemen Biologi Program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
Tesis ini diselesaikan atas bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. It Jamilah, M.Sc selaku Pembimbing 1 yang telah sabar mengoreksi dan memberi arahan
2. Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP selaku Pembimbing yang telah banyak memberi arahan dan masukan berharga
3. Prof. Dr. Erman Munir,M.Sc selaku dosen Penguji dan dosen mata kuliah penunjang Tesis yang telah memberikan saran dan arahan yang berharga
4. Prof. Dr. Dwi Suryanto,M.Sc selaku dosen Penguji yang telah memberikan arahan dan saran dalam perbaikan Tesis
5. Teman-teman satu tim Diannita Harahap,S.Pd dan Ulfayani Mayasari S.Pd
yang selalu bersama melewati suka dan duka dalam melakukan penelitian di Laboratorium Mikrobiologi USU
6. Ayahanda terkasih Drs. Pimpin Sitepu,M.Pd dan Ibunda tercinta Tindek
7. Ria, Mirza, Imam, Nurul Fadila, Aan selaku asisten Laboratorium Deswidya S Hutauruk,S.Pd yang selalu bersama sama melakukan penelitian dari pagi sampai malam.
8. Nenek tercinta Hj. Djadiken Sitepu yang selalu mendoakan dan
memikirkan setiap langkah dan perbuatan agar penelitian ini berjalan dengan lancar dan cepat selesai tepat pada waktunya.
9. Keluarga besar Ngesah Tarigan yang selalu mendoakan kesuksesan
penelitian ini dan selalu menjadi inspirasi.
10.Hady Syafi’i Sagala,S.Pd yang selalu mendukung, memotivasi,
menyemangati, dan menemani dalam penelitian dan pembuatan tesis hingga selesai.
Penulis sangat mengharapkan saran demi kesempurnaan Tesis yang disusun. Semoga Tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Medan, Agustus 2013
Pengendalian Biofilm Mycobacterium fortuitum pada Permukaan Sisik Ikan dan Plastik PVC dengan Senyawa Antibakteri
Bakteri Asam Laktat Perairan Tawar
ABSTRAK
M. fortuitum merupakan penyebab penyakit Mycobacteriosis pada ikan perairan tawar yang mengakibatkan exopthalmia, pembengkakan vena dan luka pada tubuh, warna pucat, lordosis, skoliosis, dan sirip rusak. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi isolat BAL potensial dalam menghambat pertumbuhan M. fortuitum, mengetahui kemampuan M. fortuitum membentuk biofilm pada permukaan sisik ikan dan plastik PVC serta mengetahui kemampuan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL dalam pencegahan pembentukan sel biofilm M. fortuitum dan pengendalian sel biofilm M. fortuitum pada konsentrasi 60% (v/v), 80% (v/v), dan 100% (v/v). Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL terhadap M. fortuitum diuji dengan penggunaan EDTA,tween 80, variasi pH, dan suhu. Isolasi BAL dari sedimen kolam menggunakan media selektif agar MRS, seleksi BAL dengan uji antagonisme isolat BAL terhadap M. fortuitum menggunakan metode cakram (paper disk methode). Penanggalan sel biofilm pada sisik ikan dan plastik PVC menggunakan 0,5 gr micro-glass bead divorteks selama 2 menit. Untuk menghitung jumlah sel biofilm digunakan metode Total Plate Count (TPC). Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa BAL EK2 lebih potensial menghambat pertumbuhan M. fortuitum pada medium agar dengan zona hambat 7,2 mm. Jumlah sel biofilm tertinggi pada hari ke-3 yaitu 7 log CFU/lempeng sisik ikan dan 5 log CFU/lempeng plastik PVC. Senyawa antibakteri ekstrak kasar dengan konsentrasi 100% mengurangi jumlah sel biofilm sebanyak 3 log CFU/lempeng sisik ikan dan 2 log CFU/lempeng plastik PVC setelah 1 jam kontak. Konsentrasi 100% mencegah secara total pembentukan biofilm. Tetapi, pada konsentrasi 80% terjadi penurunan sebanyak 2 log CFU/lempeng plastik PVC. Sedangkan konsentrasi 80% dan 60% sama sekali tidak mengalami penurunan jumlah sel pada kedua lempeng. Penambahan EDTA lebih merusak senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2 dibandingkan tween 80 terjadi penurunan zona hambat terhadap M. fortuitum. Senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2 masih memiliki aktivitas yang menghambat M. fortuitum
pada suhu 40 0C sertatahan terhadap pH 2 dan pH 10. Isolat BAL EK2
diidentifikasi sebagai Lactobacillus agilis.
CONTROL OF Mycobacterium fortuitum BIOFILM ON FISH SCALE AND POLYVINYL CHLORIDE SURFACES WITH ANTIBACTERIAL
COMPOUND OF LACTIC ACID BACTERIAL FROM FRESH WATER
ABSTRACT
M. fortuitum is a Mycobacteriosis agent on freshwater fish which are exopthalmia, welling of veins and wounds on the body, pale color, lordosis, scoliosis, and fins of damaged. This study was aimed to identify the potential of LAB in inhibiting the growth of M. fortuitum, determine the ability of M. fortuitum in forming biofilms on the surface of the fish scales and PVC plastic, as well as to determine the ability of the crude extract of antibacterial compounds LAB to prevent the formation of biofilm cells M. fortuitum and control the biofilm cells of M. fortuitum at a concentration of 60% (v/v), 80% (v/v), and 100% (v/v). Antibacterial compound of M. fortuitum was also characterized by examination of its reaction to tipes of surfactan which were EDTA and tween 80. Isolation of LAB from ponds sediment was performed using selective agar media MRS, selection of LAB was done by antagonism test using paper disc method. Detachment of biofilm cells on PVC plastic and fish scales surfaces was performed using 0.5 g of micro-glass bead by vortexing for 2 minutes. The number of biofilm cells on both surfaces was calculated by Total Plate Count method (TPC). The result showed that LAB EK2 isolate the most potential in inhibiting the growth of M. fortuitum on plate agar medium with inhibition zone of 7.2 mm. The highest number of biofilm cells of M. fortuitum performed on fish
scale was 7 log CFU/chip while on PVC plastic was 5 log CFU/chip on the 3rd
day. The crude extract of antibacterial compound by concentration of 100% from this isolate able to reduce biofilm cells of M. fortuitum on fish scale as much as 3 log CFU/chip and on PVC plastic was 2 log CFU/chip after 1 hour contact. This compound by 100% concentration totally inhibited biofilm formation of M. fortuitum on both surfaces. But, by reducing concentration of this antibacterial compound to 80 remainded biofilm cells as much as 2 log CFU/chip on PVC plastic. However concentration of 80% and 60% of this antibacterial compound was not able to prevent biofilm formation on both surfaces. The addition of EDTA into the crude extract of antibacterial compounds LAB EK2 affect the activity of this compound that caused no inhibition zone to M. fortuitum while the addition of tween 80 only decreased inhibition zone of this isolate. The crude extract antibacterial compounds LAB EK2 still had activity inhibiting M. fortuitum at 40 0
C and resistant to pH 2 and pH 10. LAB EK2 was identified as Lactobacillus agilis.
DAFTAR ISI
Daftar Gambar viii
Daftar Lampiran ix
BAB 1. PENDAHULUAN 1
1.1.Latar Belakang 1
1.2.Rumusan Masalah 3
1.3. Tujuan Penelitian 4
1.4. Manfaat Penelitian 4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Bakteri Asam Laktat (BAL) 5
2.2. Mycobacteriosis 8
2.3. Biofilm 12
2.4. Proses Pembentukan Biofilm Bakteri 13
BAB 3. METODE PENELITIAN 16
3.1. Waktu dan Lokasi 16
3.2. Bahan dan Alat 16
3.3. Rancangan Percobaan 16
3.4. Isolasi BAL 17
3.5. Seleksi BAL Potensial terhadap M. fortuitum 17
3.6. Identifikasi BAL 17
3.7. Kurva Pertumbuhan BAL .EK2 18
3.8. Pembentukan dan Penghitungan Sel Biofilm M. fotrtuitum 18
3.9. Pengontrolan Sel Biofilm M. fortuitum dengan BAL 19
3.9.1. Pencegahan Pembentukan Sel Biofilm M. fortuitum
dengan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL 19
3.9.2. Pengendalian Sel Biofilm M. fortuitum
dengan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL 19
3.10. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2 20
3.10.1. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
3.10.2. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada EDTA
dan tween 80 terhadap M. fortuitum 20
3.10.3. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi suhu terhadap M. fortuitum 21
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 22
4.1. Isolasi Bakteri Asam Laktat dari Sedimen Kolam 22
4.2. Seleksi BAL Potensial terhadap M. fortuitum 24
4.3. Kurva Pertumbuhan BAL EK2 26
4.4. Pembentukan Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC 28
4.5. Pencegahan Pembentukan Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC 31
4.6. Pengendalian Biofilm M. fortuitum pada permukaan
sisik ikan dan plastik PVC 34
4.7. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL EK2 36
4.7.1. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi pH terhadap M. fortuitum 36
4.7.2. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada EDTA
dan tween 80 terhadap M. fortuitum 39
4.7.3. Ketahanan senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL pada berbagai
variasi suhu terhadap M. fortuitum 40
4.8. Identifikasi Bakteri 41
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 42
5.1. Kesimpulan 42
5.2. Saran 42
DAFTAR PUSTAKA 43
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
2.2.1 Jenis-jenis Mycobacterium atipikal yang memiliki
pertumbuhan lambat ( Slow growers )
9
2.2.2 Jenis-jenis Mycobacterium atipikal yang memiliki
pertumbuhan cepat ( Rapid Grows )
10 2.2.3 Jenis-jenis antibiotik yang digunakan dalam terapi
infeksi Mycobacterium
11
4.1 Karakteristik morfologi isolat BAL dari Sedimen Kolam 22
4.6 Jumlah sel Biofilm M. fortuitum dengan 100% senyawa
antibakteri EK2 pada permukaan sisik dan plastik hari ke-3
34
4.7.1 Luas zona hambat terhadap ketahanan senyawa antibakteri
ekstrak kasar BAL EK2 pada berbagai variasi pH
36 4.7.2 Luas zona hambat senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
EK2 dengan penambahan EDTA dan tween 80
39 4.7.3 Luas zona hambat senyawa antibakteri ekstrak kasar BAL
EK2 Pada berbagai variasi suhu terhadap M. fortuitum
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
4.1 Pewarnaan Gram BAL EK2 usia 15 jam,
isolat merupakan bakteri gram positif (+) Penataan Basil Berantai
23
4.2.1 Luas zona hambat isolat BAL EK terhadap
M. fortuitum pada konsentrasi 108
4.3 Grafik pertumbuhan BAL EK2 pada media NB
berdasarkan waktu inkubasi (jam) ,Optical Density (OD) λ= 600 nm pada suhu 28 0
26 C
4.4.1 Tipe bentuk sisik ikan (stenoid) dengan
luas permukan + 1 cm
29 2
4.4.2 Jumlah sel biofilm M. fortuitum yang dibentuk
pada berbagai waktu inkubasi di permuka an sisik ikan dan plastik
29
4.5.1 Jumlah kepadatan sel biofilm M. fortuitum pada
sisik ikan dan plastik PVC dalam media NB suhu 28 0
32 C selama 1 jam
4.5.2 Jumlah kepadatan sel biofilm M. fortuitum menggunakan
senyawa antibakteri ekstrak kasar EK2 pada berbagai konsentrasi
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lamp.1 Flowchart Penelitian L-1
Lamp.2 Uji Biokimia BAL EK2 L-2
