UJI Aktivitas Antibakteri Komposit Tulang YANG Mengandung Perak Berbasis Tulang IKAN Cakalang - Revisi 2 PDF

Preview

Summary

AKTIVITAS ANTIBAKTERI KOMPOSIT Ag - TULANG IKANCAKALANG PADA Staphylococcus aureus DAN Escherichia coli.Oleh : ELMI CHRISTI JULIA PANDELAKI 14101101017JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS SAM RATULANGIMANADO2018ABSTRAKELMI CHRISTI JULIA PANDELAKI. Aktivitas Antibakte...

Description

AKTIVITAS ANTIBAKTERI KOMPOSIT Ag - TULANG IKAN CAKALANG PADA Staphylococcus aureus DAN Escherichia coli.

Oleh : ELMI CHRISTI JULIA PANDELAKI 14101101017

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SAM RATULANGI MANADO 2018

ABSTRAK

ELMI CHRISTI JULIA PANDELAKI. Aktivitas Antibakteri Komposit Ag – Tulang Ikan Cakalang. Dibawah bimbingan AUDY DENNY WUNTU sebagai ketua dan HENRY ARITONANG sebagai anggota.

Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui aktivitas antibakteri komposit Ag – tulang ikan cakalang pada Staphylococcus aureus dan Escherichia coli.. Tulang ikan cakalang dikeringkan, dihaluskan dan diayak 65 mesh kemudian dicampur dengan larutan perak nitrat dengan perbandingan Ag : tulang ikan sebesar 5:1 , 4:2, dan 3:3 selama 1 jam dan 24 jam pada suhu 70 ℃. Campuran kemudian di kalsinasi pada suhu 650 ℃ selama 2 jam. Uji aktivitas antibakteri dari komposit yang terbentuk dikerjakan dengan metode sumuran menggunakan bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli. Hasil penelitian menunjukkan aktivitas antibakteri pada perbandingan 4:2 dengan lama waktu pencampuran 1 jam paling efektif untuk menghambat bakteri Staphylococcus aureus dengan diameter zona hambat sebesar 25 mm dan perbandingan paling efektif untuk menghambat bakteri Escherichia coli adalah pada komposit dengan lama waktu pencampuran 1 jam yaitu perbandingan 5:1 dengan diameter zona hambat sebesar 23,17 mm. Komposit yang diuji XRD terdiri dari perak fosfat (Ag3PO4), β – kalsium fosfat (β – Ca3(PO4)2, β – TCP) dan hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2, HAp), serta perak metalik (Ag0), Penelitian ini menunjukkan valorisasi dari produk sampingan industri makanan seperti tulang ikan untuk membentuk bahan yang berpotensi berharga sebagai bahan implan tulang yang resistan terhadap infeksi bakteri.

Kata kunci: Ikan Cakalang, Hidroksiapatit alami, Perak, Antibakteri

ABSTRACT ELMI CHRISTI JULIA PANDELAKI. Antibacterial Activity of Ag Skipjack Fish Bone Composite. Under the guidance of AUDY DENNY WUNTU as Advisor, and HENRY FONDA ARITONANG as Co-Advisor. Research has been conducted to determine the antibacterial activity of Ag - Bone skipjack tuna. Skipjack tuna bone dried, mashed and sifted 65 mesh then mixed with silver nitrate solution with a ratio of Ag: fish bones of 5: 1, 4: 2, and 3: 3 for 1 hour and 24 hours at 70 ℃. The mixture was then calcined at 650 ℃ for 2 hours. Antibacterial activity test of the composites formed was done by the method of wells using the bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The results showed that antibacterial activity at a ratio of 4: 2 with a onehour mixing time was most effective for inhibiting Staphylococcus aureus bacteria with a 25 mm inhibition zone diameter and the most effective ratio for inhibiting Escherichia coli bacteria was in composites with a 1 hour mixing time. 5: 1 with a inhibition zone diameter of 23.17 mm. Composites tested by XRD consist of silver phosphate (Ag3PO4), β - calcium phosphate (β - Ca3(PO4)2, β - TCP) and hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2), and metallic silver (Ag0 ).This study shows the valorization of food industry byproducts such as fish bones to form potentially valuable ingredients for bone implants resistant to bacterial infections.

Keywords: Skipjack Fish, Natural hydroxyapatite, Silver, Antibacterial

SURAT PERNYATAAN Saya mahasiswa Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sam Ratulangi yang bertanda tangan dibawah ini: Nama NRI Program Studi Strata Judul Skripsi

: Elmi Christi Julia Pandelaki : 14101101017 : Kimia : 1 (Satu) : Aktivitas Antibakteri Komposit Ag – Tulang Ikan Cakalang pada Staphylococcus aureus dan Escherichia coli.

Menyatakan bahwa pustaka yang digunakan didalam Skripsi saya tersebut di atas adalah benar dan isi dari Skripsi bukan merupakan plagiat. Apabila pernyataan ini tidak benar maka saya sebagai mahasiswa bersangkutan siap diberikan sanksi dengan ketetapan yang berlaku. Demikian pernyataan ini dibuat. Manado, Oktober 2018

Elmi Christi Julia Pandelaki Menyetujui Pembimbing : 1. Ir. Audy Denny Wuntu, M.Si 2. Dr. Henry Aritonang. S.Si.,M.Si

Tanda Tangan (1) (2) Mengetahui, Pembantu Dekan Bidang Akademik

Ir. Feky Recky Mantiri, M.Sc., Ph.D NIP. 19670201 199203 1 003

AKTIVITAS ANTIBAKTERI KOMPOSIT Ag - TULANG IKAN CAKALANG PADA Staphylococcus aureus DAN Escherichia coli

ELMI CHRISTI JULIA PANDELAKI

Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) pada Program Studi Kimia

JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SAM RATULANGI MANADO 2018

Judul

Nama NRI Program Studi

: Aktivitas Antibakteri Komposit Ag – Tulang Ikan Cakalang pada Staphylococcus aureus dan Escherichia coli. : Elmi Christi Julia Pandelaki : 14101101017 : Kimia

Menyetujui: Komisi Pembimbing

Ir. Audy D. Wuntu, M.Si Ketua

Dr. Henry F. Aritonang. S.Si.,M.Si Anggota

Dekan FMIPA UNSRAT

Ketua Program Studi Kimia

Prof. Dr. Benny Pinontoan, M.Sc NIP. 19660604 199512 1 001

Ir. Audy D. Wuntu, M.Si NIP. 19691221 199402

Tanggal Lulus :

RIWAYAT HIDUP

Penulis bernama lengkap Elmi Christi Julia Pandelaki, dilahirkan di Sorong, Papua Barat pada tanggal 12 September 1997 sebagai anak pertama dari dua bersaudara, dari pasangan bapak Habel Ismail Yakob Pandelaki dan ibu Naomi Elsiane Manukily. Pada tahun 2008 penulis menyelesaikan Pendidikan di Sekolah Dasar (SD) Inpres Wasior. Tahun 2011 penulis lulus dari Sekolah Menengah Pertama (SMP) YPPK St. Don Bosco dan pada tahun 2014 penulis menyelesaikan Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 3 Sorong. Pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Universitas Negeri Sam Ratulangi (UNSRAT) Manado melalui jalur Seleksi Bersama Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SBMPTN) dan lulus pada program studi Kimia jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten mata kuliah Analisis Kualitatif dan Kuantitatif dan mata kuliah Struktur dan Fungsi Biomolekul pada

tahun

2016. Penulis

juga

terlibat dalam organisasi

kemahasiswaan yaitu pengurus Himpunan Mahasiswa Jurusan (HIMAJU) Kimia tahun 2015. Penulis pernah melakukan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Siloam Hospitals Manado dan mengikuti Kuliah Kerja Terpadu (KKT) Angkatan 115 yang dilaksanakan di Desa Raanan Lama, Kecamatan Motoling, Kabupaten Minahasa Selatan.

KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala karuniaNya sehingga skripsi dengan judul “Aktivitas Antibakteri Komposit Ag – Tulang Ikan Cakalang pada Staphylococcus aureus dan Escherichia coli..” dapat diselesaikan. Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, diantaranya: 1. Ir. Audy D. Wuntu, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia serta sebagai Ketua Komisi Pembibing dan Dr. Henry F. Aritonang, M.Si sebagai Anggota Komisi Pembimbing, atas bimbingannya dalam proses penelitian serta penulisan skripsi ini 2. Prof. Dr. Edi Suryanto, M.Si, Dr. Dewa G. Katja, M.Si, dan Dr. Ir. Max R. J. Runtuwene, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan saran kritikan dan masukan yang sangat membantu dalam penulisan skripsi ini 3. Papi Habel Pandelaki, Mami Naomi Manukily dan adik Hein Pandelaki untuk dukungan doa, perhatian, kasih sayang, dan motivasinya dari awal perkuliahan sampai akhir penulisan skripsi ini. 4. Teman-teman dekat Dewi Kakame, Kak Fita Onggeteua, Kak Fernando Nenabais, Erningsih Coling, Reliana Abigail, Gladys Bungan, Karmila Panigfat,

dan

teman

–

teman

jurusan

Kimia

angkatan

2014

“CHEMILIGHT” untuk segala bantuan, dorongan dan kebersamaan dari awal perkuliahan sampai penyusunan skripsi ini. 5. Seluruh keluarga besar Pandelaki Manukily, dan sanak saudara yang telah memberikan dukungan serta bantuan kepada penulis. Harapan penulis semoga skripsi ini bisa bermanfaat

untuk menambah

pengetahuan pembaca dan kiranya Tuhan selalu menyertai kita. Manado, … Oktober 2018

i

Elmi Christi Julia Pandelaki

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR.....................................................................................

i

DAFTAR ISI.................................................................................................. iii DAFTAR TABEL........................................................................................... v DAFTAR GAMBAR...................................................................................... vi DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................. vii I.

II.

PENDAHULUAN................................................................................ 1 I.1

Latar Belakang............................................................................. 1

I.2

Rumusan Masalah....................................................................... 4

I.3

Tujuan Penelitian......................................................................... 5

I.4

Manfaat Penelitian....................................................................... 5

TINJAUAN PUSTAKA........................................................................ 6 II.1 Ikan Cakalang (Katsuwonus pelamis.)........................................ 6 II.1.1 Tulang Ikan...................................................................... 7 II.2 Hidroksiapatit.............................................................................. 8 II.3 Ag3PO4......................................................................................... 9 II.4 Bakteri Staphylococcus aureus.................................................... 10 II.5 Bakteri Escherichia coli.............................................................. 10 II.6 Metode Pengujian Antibakteri..................................................... 13 II.7 X-Ray Diffraction (XRD)............................................................ 16

III.

METODOLOGI PENELITIAN............................................................ 18 III.1 Waktu dan Tempat Penelitian...................................................... 18 III.2 Alat dan Bahan............................................................................ 18 ii

III.3 Prosedur Penelitian...................................................................... 19 III.3.1 Preparasi Tulang Ikan Cakalang (Katsuwonus Pelamis). 19 III.3.2 Sintesis tulang ikan yang mengandung perak.................. 19 III.3.3 Uji aktivitas antibakteri.................................................... 20 3.3.3.1 Sterilisasi Alat........................................................ 20 3.3.3.2 Pembuatan Larutan Kontrol Positif........................ 20 3.3.3.3 Pembuatan Larutan Uji.......................................... 20 3.3.3.4 Pembuatan Media Dasar dan Media Pembenihan.. 21 3.3.3.5 Pembuatan Suspensi Bakteri Uji............................ 21 3.3.3.6 Pembuatan Media Pengujian.................................. 22 3.3.3.7 Uji Aktivitas Antibakteri secara In – vitro............. 22 3.3.3.8 Pengamatan Dan Pengukuran................................ 23 IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................. 24 IV.1 Analisis Hasil Pengujian XRD.................................................... 24 IV.2 Aktivitas Antibakteri................................................................... 26

V.

KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 33 V.1 Kesimpulan.................................................................................. 33 V.2 Saran............................................................................................ 33

VI.

DAFTAR PUSTAKA............................................................................ 34

LAMPIRAN................................................................................................... 39

iii

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Ukuran Kristalit Ag........................................................................... 26 Tabel 2 Hasil Pengukuran Rata – Rata Diameter Zona Hambat Komposit Perak – Tulang Ikan Cakalang (Katsuwonus Pelamis) dengan Lama Waktu Pencampuran 1 Jam Terhadap Pertumbuhan Bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli ................................... 28 Tabel 3 Hasil Pengukuran Rata – Rata Diameter Zona Hambat Komposit Perak – Tulang Ikan Cakalang (Katsuwonus Pelamis) dengan Lama Waktu Pencampuran 24 Jam Terhadap Pertumbuhan Bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli ................................... 30

iv

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Ikan Cakalang (Katsuwonus Pelamis)........................................... 6 Gambar 2 Spektra FT-IR dan pola Ag3PO4 fase kubik pusat badan (bcc)........ 9 Gambar 3 Pola difraksi Sinar-X dari sampel dan perbandingan dengan pola difraksi standar.............................................................................. 25 Gambar 4 Hasil Uji Aktivitas Antibakteri Komposit Perak – Tulang Ikan Cakalang (Katsuwonus Pelamis) dengan Lama Waktu Pencampuran 1 Jam Terhadap Bakteri : (a) Staphylococcus aureus dan (b) Escherichia coli .................................................................... 27 Gambar 5 Hasil Uji Aktivitas Antibakteri Komposit Perak – Tulang Ikan

v

Cakalang dengan Lama Waktu Pencampuran 24 Jam Terhadap Bakteri : (a) Staphylococcus aureus dan (b) Escherichia coli ...................... 29

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1.

Diagram Alir Penelitian........................................................................... 40

2.

Perhitungan pembuatan sampel............................................................... 41

3.

Rata – rata diameter zona bening............................................................ 42

4.

Uji statistik dengan SPSS versi 22.......................................................... 43

5.

Perhitungan XRD.................................................................................... 44

6.

Hasil Difraktogram XRD........................................................................ 49

7.

Difraktogram Nanopartikel Ag3PO4 ICSD 76968................................... 49

8.

Difraktogram Nanopartikel Ag ICSD 44387............................................ 52

9.

Difraktogram Nanopartikel HAp ICSD 26204......................................... 52

vi

10. Difraktogram Nanopartikel B – TCP ICSD 923 ....................................... 53 11. Dokumentasi Penelitian........................................................................... 53

vii

I. PENDAHULUAN

I.1

Latar Belakang Kawasan laut Sulawesi Utara memiliki sumberdaya perikanan yang

potensial. Hasil tangkapan ikan cakalang (Katsuwonus pelamis) yang didaratkan di Pelabuhan Perikanan Samudera (PPS) Bitung selama periode tahun 2009 sampai dengan tahun 2016 mengalami fluktuasi dengan jumlah tangkapan berkisar antara 3.730,46 ton – 14.253,98 ton per tahun; dengan kecenderungan meningkat. Perkiraan produksi cakalang yang akan didaratkan di PPS Bitung untuk tahun 2018 adalah sebesar 8.475,89 ton (Firmansyah et al., 2017). Data tersebut menunjukkan bahwa ikan cakalang merupakan salah satu tangkapan yang cukup banyak ditangkap di perairan Sulawesi Utara dan sekitarnya. Akan tetapi, dari sekian banyak jumlah tangkapan tersebut yang dimanfaatkan dari ikan cakalang hanyalah bagian daging dan jeroannya saja untuk dikonsumsi sedangkan tulangnya seringkali dibuang. Tulang ikan merupakan limbah perikanan dengan jumlah yang mencapai 15% dari berat tubuh ikan (Toppe et al., 2007). Tulang secara alami terdiri dari 70% mineral anorganik, 20% bahan organik, dan 10% air. Bahan organik ini sebagian besar terbuat dari kolagen tipe I, sedangkan mineral anorganik terdiri dari hidroksiapatit (White and Best, 2007; Toppe et al., 2007). Hidroksiapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) adalah kalsium apatit biokeramik yang merupakan komponen anorganik utama pada tulang dan gigi dan telah diaplikasikan lebih dari 20 tahun (Hench, 1998; Kehoe, 2008). Hidroksiapatit untuk aplikasi industri umumnya diperoleh dengan metode sintesis. Hidroksiapatit yang dibuat secara sintesis kimia ini disebut hidroksiapatit 1

sintetis. Beberapa metode sintesis yang digunakan untuk menghasilkan hidroksiapatit antara lain metode presipitasi kimia dengan menggunakan Ca(NO3)2.H2O dan (NH4)2HPO4 (Monmaturapoj, 2008) dan metode hidrotermal dengan bahan kalsium nitrat (Ca(NO3)2) dan dinatrium hidrogen fosfat (Na2HPO4) sebagai sumber kalsium dan fosfor (Zhang et al., 2009). Metode-metode tersebut agak rumit dan tidak bersumber dari bahan baku alami serta tidak ramah lingkungan, memerlukan waktu yang cukup lama, proses gelasi, pengeringan, dan sintering yang terkontrol (Tseng et al., 2009), serta harganya yang mahal, karena sumber bahan baku kimia yang masih impor. Para peneliti sebelumnya telah banyak melakukan eksperimen untuk mendapatkan hidroksiapatit dari sumber alami yang lebih murah. Tulang ikan menjadi salah satu alternatif sumber alami hidroksiapatit karena merupakan produk samping yang banyak dibuang. Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya diantaranya menggunakan tulang ikan japanese sea bream (Ozawa and Suzuki, 2002), brazilian river fish (Coelho et al., 2006), atlantic swordfish (Boutinguiza et al., 2012), dan sarden dan cod (Piccirillo et al., 2014). Dari beberapa penelitian tersebut, dapat disimpulkan bahwa hidroksiapatit merupakan komponen utama tulang ikan sekitar 60 – 70%. Hidroksiapatit merupakan contoh dari biokeramik bioaktif yang biasanya digunakan untuk memperbaiki dan merekonstruksi bagian tulang dan gigi yang terkena penyakit atau cacat. Jutaan orang menderita cacat tulang yang terjadi akibat kecelakaan, tumor atau penyakit tulang setiap tahunnya. Berdasarkan data di Asia, Indonesia adalah negara dengan jumlah kecelakan yang mengakibatkan patah tulang tertinggi. Diantaranya, ada sebanyak 300 – 400 kasus operasi bedah

2

tulang per bulan di RS. Dr. Soetomo Surabaya (Gunawan et al., 2007). Dalam praktek klinis, ketika dokter bedah menanamkan material eksternal ke dalam tubuh akan selalu ada respon peradangan dari tubuh. Bahan tulang pengganti tradisional yang sudah umum seperti autografts, allografts dan xenografts, tidak bertahan lama sehingga menyebabkan resiko infeksi mikroorganisme. Salah satu penyebab infeksi adalah bakteri. Bakteri merupakan mikroorganisme yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop (Radji, 2011). Bakteri patogen lebih berbahaya dan menyebabkan infeksi baik secara sporadik maupun endemik, antara lain Staphylococcus aureus dan Escherichia coli (Djide dan Sartini, 2008). S. aureus merupakan bakteri Gram positif, fakultatif anaerob, berbentuk bulat, ditemukan di udara, susu, makanan dan pada permukaan lingkungan (Wertheim et al., 2008). Beberapa penyakit infeksi yang disebabkan oleh S. aureus adalah bisul, jerawat, impetigo, dan infeksi luka. Infeksi yang lebih berat diantaranya pneumonia, mastitis, phlebitis, meningitis, infeksi saluran kemih, osteomielitis, dan endokarditis (Omoe et al., 2010). Sementara itu, E. coli merupakan bakteri Gram negatif, fakultatif anaerob, dan berbentuk batang pendek. Bakteri ini bersifat unik karena dapat menyebabkan infek...