v
ABSTRACT
Aurora Tamia (03420070025)
THE POTENTION OF RED DRAGON FRUIT PEEL
(Hylocereus polyrhizus) EXTRACT AS ANTIMICROBIAL
AGENTS
(xv + 101 pages : 6 tables, 17 pictures, 18 appendixes)
Antimicrobial activity from red dragon fruit peel extract was observed in this study. The aim of this research was to determine antimicrobial activity of red dragon fruit peel extract in inhibiting pathogenic microorganisms, specifically their cell damages. The best maceration was carried out using combination of ethanol:ethyl acetate (80:20) for six hours at 26°C. The result showed that 10% extract could inhibit the growth of Pseudomonas sp., E. coli, S. aureus, and B. cereus (6.83-8.33 mm) but could not inhibit Penicillium sp.and Mucor sp. The most sensitive bacteria was B. cereus based on MIC and MBC values (0.60% and 2.40%). The extract was also effective to inhibit spores of B. cereus (9.08 mm), protoplast and spheroplast condition (10.55-13.05 mm). The 10% extract had similiarity to streptomycin 50 ppm and penicillin G 10 ppm for S.aureus and B. cereus and streptomycin 10 ppm and penicillin G 100 ppm for E. coli and Pseudomonas sp. The calcium and potassium leakage of bacteria were detected by AAS and morphology cell damages which were analyzed by SEM. Furthermore, PEG could not purify the betalain pigment of the extract.
Keywords : Extract, maceration, antimicrobial activity, pathogenic microorganisms References : 66 (1991-2011)
vi 1
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat yang diberikan kepada Penulis hingga penulis laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulisan laporan tugas akhir ini untuk melaporkan hasil penelitian yang berjudul “Potensi Ekstrak Kulit Buah Naga Merah (Hylocereus polyrhizus) sebagai Senyawa Antimikroba.“ Tujuan penulisan ini sebagai persyaratan akademik untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu di Jurusan Teknologi Pangan Universitas Pelita Harapan. Laporan tugas akhir ini membahas mengenai seluruh hasil dan data penelitian yang telah dilakukan selama ini.
Penulis sadar bahwa tanpa bimbingan, bantuan, dukungan, serta doa dari berbagai pihak, laporan tugas akhir ini tidak dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini, yaitu kepada:
1. Bapak Dr. Adolf Parhusip selaku Dosen Pembimbing Utama dan kepala
laboratorium Mikrobiologi yang telah menyediakan waktu dan
menyumbangkan pikiran serta saran selama penelitian hingga tugas akhir ini dapat selesai dengan baik dan tepat waktu.
2. Ibu Ratna Handayani, MP selaku Co-Pembimbing dan kepala laboratorium penelitian pangan atas waktu, bimbingan, dan kesabarannya selama membimbing Penulis dalam melaksanakan penelitian maupun menulis laporan tugas akhir ini.
vii 3. Bapak Azis yang telah membantu dan memberi saran kepada Penulis selama
penelitian tugas akhir.
4. Bapak Yos, Bapak Rudy, Bapak Hendra, Ade, dan Doni selaku laboran yang telah membantu dan memberi saran selama Penulis bekerja di laboratorium. 5. Orang tua dan adik tercinta yang selalu memberikan dukungan dan semangat
selama penelitian tugas akhir maupun penulisan laporan tugas akhir.
6. Antonius Ryan Saputra yang selalu membantu, memberi semangat, kritik dan saran, serta menemani Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Andree Pratama, Cecilia Nerissa, Christian Salim, Devina Kartawijaya, Evelin Natalia Kusno, Flavia Arnalda, Kevin Saputra, Nico Hervico, Sean Gerry, dan Verania Nugroho selaku teman-teman sebimbingan yang selalu membantu Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Adelia Wangsa, Amanda Patricia, Maria Nike Janeta, dan Teresa Gryta yang selalu membantu dan memotivasi Penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. 9. Teman-teman angkatan 2007, terutama 2007-A yang telah membantu Penulis
selama tugas akhir.
10.Pihak – pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis memohon maaf apabila ada kesalahan dan kekurangan dalam penulisan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.
Karawaci, Februari 2011
viii
DAFTAR ISI
halaman
HALAMANJUDUL
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 3 1.3.1 Tujuan Umum ... 3 1.3.2 Tujuan Khusus ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Buah Naga (Hylocereus sp) ... 4
2.1.1 Jenis Buah Naga ... 4
2.1.2 Komposisi Buah NagaMerah ... 6
2.2 Betalain ... 7
2.3 Senyawa Antimikroba ... 8
2.3.1 Gangguan Sintesis Dinding Sel ... 8
2.3.2 Gangguan Sintesis Asam Nukleat... 9
2.3.3 Gangguan Sintesis Protein... 9
ix
2.3.5 Gangguan Sintesis Asam Folat ... 9
2.4 Mikroba Patogen ... 10 2.4.1 Staphylococcus aureus ... 10 2.3.2 Bacillus cereus ... 11 2.3.3 Escherichia coli ... 11 2.3.4 Pseudomonas sp. ... 12 2.3.5 Penicillium sp. ... 12 2.3.6 Mucor sp. ... 13 2.5 Spora Bakteri ... 14 2.6 Ekstraksi ... 14 2.7 Pelarut ... 16
2.8 Polyethylene Glycol (PEG) ... 17
2.9 Senyawa Antibiotik ... 17
2.10 Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) ... 18
2.11 Scanning Electron Microscope (SEM) ... 19
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan ... 20
3.1.1 Bahan... 20
3.1.2 Alat ... 21
3.2 Prosedur Penelitian ... 21
3.2.1 Penelitian Pendahuluan ... 21
3.2.1.1 Persiapan Buah Naga Merah ... 23
3.2.1.2 Ekstraksi dengan Maserasi ... 23
3.2.1.3 Penyegaran dan Persiapan Kultur Uji ... 25
3.2.1.4 Uji Aktivitas Antimikroba ... 25
3.2.2 Penelitian Utama ... 26
3.2.2.1 Penentuan Minimal Inhibitory Concentration (MIC) dan Minimal Bactericidal Concentration (MBC) (Bloomfield, 1991)... 26
3.2.2.2 Pengujian Kerusakan Dinding Sel ... 26
3.2.2.2.1 Pengujian Protoplas ... 27
x 3.2.2.3 Uji Aktivitas Antimikroba terhadap Spora B. cereus
(Parhusip, 2005) ... 28
3.2.2.4 Uji Perbandingan dengan Antibiotik... 28
3.2.2.5 Analisis Kebocoran Ion Kalsium (Ca2+) dan Ion Kalium (K+) dengan Atomic Absorption Specthrophotometer (AAS) ... 29
3.2.2.6 Analisis Morfologis Sel dengan SEM ... 29
3.2.2.7 Pemurnian dengan Polyethylene Glycol (PEG) (Chetana, et. al., 2006) ... 31
3.3 Optimasi Diameter Penghambatan (Sitanggang, et. al.,2009) ... 31
3.4 Uji Statistik... 32
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penelitian Pendahuluan ... 33
4.1.1 Persiapan Bahan Baku... 33
4.1.2 Penentuan Kombinasi Pelarut ... 34
4.1.2.1 Proses Ekstraksi... 34
4.1.2.2 Pengujian Aktivitas Antimikroba ... 36
4.1.3 Penentuan Suhu Ekstraksi ... 40
4.1.3.1 Proses Ekstraksi... 40
4.1.3.2 Pengujian Aktivitas Antimikroba ... 41
4.1.4 Penentuan Waktu Ekstraksi ... 43
4.1.4.1 Proses Ekstraksi... 43
4.1.4.2 Pengujian Aktivitas Antimikroba ... 43
4.1.5 Optimasi dengan RSM ... 45
4.1.5.1 S. aureus... 45
4.1.5.2 E. coli ... 46
4.2 Penelitian Utama ... 47
4.2.1 Penentuan Nilai MIC dan MBC ... 47
4.2.2 Pengujian Kerusakan Dinding Sel ... 49
4.2.3 Pengaruh Ekstrak Kulit Buah Naga Merah terhadap Spora B. cereus ... 51
xi 4.2.4 Perbandingan antara Ekstrak Kulit Buah Naga Merah
dengan Antibiotik ... 53
4.2.5 Analisis Kebocoran Sel ... 55
4.2.6 Analisis Kerusakan Morfologis Sel ... 61
4.2.7 Pemurnian Ekstrak Kasar ... 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 62
5.2 Saran ... 63
DAFTAR PUSTAKA ... 64
xii
DAFTAR GAMBAR
halaman
Gambar 2.1 Hylocereus undatus ... 4
Gambar 2.2 Hylocereus polyrhizus ... 5
Gambar 2.3 Hylocereus costaricensis... 5
Gambar 2.4 Selenicereus megalanthus ... 6
Gambar 3.1 Diagram alir tahapan penelitian... 22
Gambar 4.1 Diameter penghambatan ekstrak kulit buah naga merah menggunakan suhu maserasi 26°C selama enam jam ... 38
Gambar 4.2 Diameter penghambatan ekstrak kulit buah naga merah dengan suhu maserasi menggunakan pelarut 80-20 (etanol-etil asetat) selama enam jam terhadap beberapa mikroba patogen ... 41
Gambar 4.3 Diameter penghambatan ekstrak kulit buah naga merah dengan waktu maserasi menggunakan pelarut 80-20 (etanol-etil asetat) dan suhu maserasi 26°C terhadap beberapa mikroba patogen ... 44
Gambar 4.4 (a) Contour plot dan (b) Surface plot aktivitas antimikroba terhadap S. aureus ... 46
Gambar 4.5 (a) Contour plot dan (b) Surface plot aktivitas antimikroba terhadap E. coli ... 47
Gambar 4.6Diameter penghambatan ekstrak kulit buah naga merah terhadap sel protoplas atau sel sferoplas dan sel vegetatif terhadap beberapa mikroba patogen... 50
Gambar 4.7 Diameter penghambatan ekstrak kulit buah naga merah terhadap sel vegetatif dan sel spora B. cereus ... 52
Gambar 4.8 Diameter penghambatan antara ekstrak kulit buah naga merah dengan (a) streptomisin dan (b) penisilin G pada konsentrasi 10, 50, dan 100 ppm ... 54
xiii Gambar 4.9 (a) Sel S.aureus normal (b) Sel S.aureus yang telah dikontakkan
dengan ekstrak kulit buah naga merah yang diamati
dengan SEM ... 58 Gambar 4.10 (a) Sel B. cereus normal (b) Sel B. cereus yang telah dikontakkan
dengan ekstrak kulit buah naga merah yang diamati
dengan SEM ... 59 Gambar 4.11 (a) Sel E. coli normal (b) Sel E. coli yang telah dikontakkan dengan
ekstrak kulit buah naga merah yang diamati dengan SEM ... 60 Gambar 4.12 (a) Sel Pseudomonas sp. normal (b) Sel Pseudomonas sp. yang
telah dikontakkan dengan ekstrak kulit buah naga merah yang diamati dengan SEM ... 60
xiv
DAFTAR TABEL
halaman
Tabel 3.1 Kombinasi pelarut yang digunakan ... 23 Tabel 3.2 Berat KH2PO4 dan PEG yang dibutuhkan ... 31 Tabel 4.1 Rendemen ekstrak kulit buah naga merah menggunakan kombinasi
pelarut ... 36 Tabel 4.2 Rendemen ekstrak kulit buah naga merah untuk lama waktu maserasi..43 Tabel 4.3 Nilai MIC dan MBC dari ekstrak kulit buah naga merah ... 58 Tabel 4.6 Hasil analisis kebocoran sel mikroba uji akibat ekstrak kulit buah naga
xv
DAFTAR LAMPIRAN
halaman
Lampiran 1. Hasil Uji Identifikasi Sampel ... 69
Lampiran 2. Analisis Kadar Air (AOAC, 1995) ... 70
Lampiran 3. Rendemen Ekstrak Kulit Buah Naga Merah ... 71
Lampiran 4. Total Plate Count Kultur Kerja Mikroba Uji pada Fase Log……….72
Lampiran 5. Hasil Uji Aktivitas Antimikroba dengan Kombinasi Pelarut Berbeda ... 73
Lampiran 6. Hasil Uji Aktivitas Antimikroba dengan Suhu Maserasi Berbeda ... 78
Lampiran 7. Hasil Uji Aktivitas Antimikroba dengan Lama Waktu Maserasi Berbeda ... 81
Lampiran 8. Nilai Diameter Penghambatan untuk RSM ... 84
Lampiran 9. Output Data Hasil Pengujian RSM untuk S. aureus ... 85
Lampiran 10. Output Data Hasil Pengujian RSM untuk E. coli ... 86
Lampiran 11. Nilai MIC dan MBC (Bloomfield, 1991) ... 87
Lampiran 12. Aktivitas Ekstrak Kulit Buah Naga Merah terhadap Sel Protoplas ... 89
Lampiran 13. Aktivitas Ekstrak Kulit Buah Naga Merah terhadap Sel Sferoplas ... 91
Lampiran 14. Aktivitas Ekstrak Kulit Buah Naga Merah terhadap Sel Spora B. cereus ... 93
Lampiran 15. Uji Perbandingan Kemampuan Ekstrak dengan Streptomisin... 94
Lampiran 16. Uji Perbandingan Kemampuan Ekstrak dengan Penisilin G ... 97
Lampiran 17. Hasil Analisis Kebocoran Sel dengan AAS ... 100
