aktivitas antibakteri senyawa alkil ester galat terhadap
TRANSCRIPT
1
Aktivitas Antibakteri Senyawa Alkil Ester Galat terhadap Pseudomonas aeruginosa
Nindia Latwo Septipa1, Ade Arsianti2
1. Program Studi Pendidikan Dokter, Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia, Jalan Salemba Raya 6, Jakarta Pusat, 10430, Indonesia
2. Departemen Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia, Jalan Pegangsaan Timur 16, Cikini, Jakarta Pusat, 10430, Indonesia
Email: [email protected]
Abstrak
Asam galat merupakan senyawa yang dikenal memiliki potensi terapetik yang luas, sebagai antibakteri, antifungal, antiviral, antinflamasi, antialergi, hepatoprotektif, antitrombotik, dan antikarsinogenik. Potensi asam galat sebagai antibakteri merupakan peluang untuk menemukan alternatif antibakteri baru. Reaksi esterifikasi dengan senyawa alkohol dilakukan pada asam galat untuk menghasilkan derivat alkil ester galat. Senyawa asam galat dan derivatnya diujikan pada Pseudomonas aeruginosa. Kontrol positif penelitian ini adalah antibiotik Seftazidim. Pengujian dilakukan dengan metode makrodilusi berdasarkan observasi kekeruhan tabung dan uji konfirmasi dengan plat agar darah. Senyawa dibagi dalam lima kelompok konsentrasi berbeda dan dilakukan pengukuran dua kali pengulangan (duplo). Hasil penelitian dinyatakan dalam Konsentrasi Hambat Minimum (KHM) berdasarkan hasil metode makrodilusi. Dari sepuluh derivat alkil ester galat yang diujikan, dua derivat yang memiliki aktivitas penghambatan terhadap pertumbuhan terhadap bakteri P.aeruginosa, yakni senyawa derivat benzil galat pada konsentrasi 1967 µg/mL dan amil galat pada konsentrasi 1822 µg/mL. Peningkatan aktivitas antimikroba terhadap P.aeruginosa dipengaruhi oleh jumlah gugus atom karbon (C), jumlah cabang dan cincin aromatis benzene.
Kata kunci: antibakteri; alkil ester galat; Pseudomonas aeruginosa
Antibacterial Activity of Alkyl Esters Gallate
Against Pseudomonas aeruginosa
Abstract
Gallic acid is known as substance which has broad bioactivities as antibacterial, antifungal, antiviral, anti-inflammatory, anti-allergy, hepatoprotective, anti-thrombotic, and anti-cancer. Potent antibacterial activity of gallic acid has become an opportunity to develop a new antibacterial agent through structure modification of gallic acid. Antibactrial activity of gallic acid and its alkyl ester derivatives were evaluated against Pseudomonas aeruginosa with Seftazidim antibiotic as a positive control. Macrodilution method is used to observe the turbidity of each tested sample and followed by confirmation test by blood agar. The tested samples are divided into five different concentration. Antibacterial activity is expressed by Minimum Inhibitory Concentration (MIC) based on the result of macrodilution method. Among ten alkyl ester derivatives of gallic acid , two derivatives showed antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa, namely, benzyl gallate (MIC: 1967 µg/mL) and
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
2
amyl gallate (MI C: 1822 µg/mL). Improved antimicrobial activity against P.aeruginosa are influenced by the number of atoms of carbon (C), amount of branch and aromatics benzene ring.
Key words: Antibacterial; alkyl esters gallate; Pseudomonas aeruginosa
Pendahuluan
Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri gram negatif, dikenal sebagai patogen penyebab
infeksi nosokomial terutama pada pasien immunocomprimised. Data epidemiologi
menunjukkan bahwa bakteri ini termasuk kedalam penyebab kedua tertinggi pneumonia
nosokomial yang berkaitan dengan penggunaan ventilator (17%), ketiga tertinggi infeksi
saluran kemih yang berkaitan dengan penggunaan kateter (7%), penyebab keempat tertinggi
infeksi pada bagian yang dibedah (8%), dan merupakan kelima tertinggi patogen yang paling
banyak menyebabkan infeksi nosokomial.1-3P.aeruginosa dikenal sebagai patogen dengan
berbagai faktor virulensi dan mekanisme resistensinya. Dikenal sebagai salah satu patogen
MDR (Multi Drug Resistance), sehingga semakin sulit untuk menangani infeksi akibat
P.aeruginosa ini.4,5
Asam galat atau 3,4,5-trihidroksibenzoat merupakan senyawa fenolik alami yang ditemukan
pada banyak jenis tanaman, seperti anggur merah dan daun teh. Asam galat dikenal sebagai
senyawa dengan efek antioksidan yang kuat. Penelitian lebih lanjut menunjukkan efek asam
galat sebagai antiviral, antiinflamasi dan antibakteri, bahkan sebagai senyawa
antikarsinogenik yang memiliki efek sitotoksik terhadap sel kanker.6-9 Kemudian dilakukan
esterifikasi senyawa asam galat sehingga menghasilkan senyawa alkil ester galat dengan
aktivitas dan efektivitas antibakteri yang diharapakan lebih baik dari senyawa asam galat.
Insidensi infeksi nosokomial yang semakin tinggi dan sulitnya penanganan infeksi
P.aeruginosa sulit akibat semakin terbatasnya pilihan antibiotik yang dapat digunakan akibat
MDR bakteri ini,sehingga membutuhkan pilihan obat baru yang dapat menghambat
pertumbuhan bakteri P.aeruginosa. Berdasarkan hal ini, maka peneliti melakukan penelitian
terkait aktivitas antibakteri senyawa alkil ester galat terhadap bakteri P.aeruginosa.
Senyawa alkil ester galat yang diujikan adalah propil galat, allil galat, (4-oksi-allil)-allil galat,
(2-fenil)-etil galat, etil galat, benzil galat, salisil galat, amil galat, isoamil galat, dan sekunder
amil galat. Uji aktivitas antimikroba senyawa alkil ester galat dilakukan dengan metode
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
3
makrodilusi untuk menilai MIC (Minimal Inhibitory Concentration) atau KHM (Konsentrasi
Hambat Minimum) dari senyawa uji terhadap P.aeruginosa. Metode makrodilusi kemudian
dilanjutkan dengan uji Konfirmasi pada plat agar darah.
Diharapkan dengan dilaksanakannya penelitian ini, dapat melihat potensi hambat
pertumbuhan masing-masing senyawa derivat alkil ester galat terhadap bakteri P.aeruginosa
sehingga dapat menjadi alternatif tatalaksana dalam penanganan infeksi P.aeruginosa.
Tinjauan Teoritis
Pseudomonas aeruginosa
Pseudomonas sp., tersebar hampir di semua tempat, baik tanah, air, tanaman bahkan hewan.
Namun pada manusia yang sehat, pseudomonas sangat jarang ditemukan. Pseudomonas
aeruginosa merupakan bagian dari Pseudomonas sp. , yang paling patogen dan menimbulkan
infeksi yang dapat berakibat pada kematian. Infeksi P. aeruginosa menyerang manusia
dengan sistem imun lemah. Perbedaan antara P.aeruginosa dengan spesies Pseudomonas
lainnya berdasarkan : 1. Morfologi dimana P.aeruginosa berbentuk batang motil dengan
ukuran 0,5-1 x 1-3 µm, dengan tampilan koloni mukoid; 2. Pigmen, dimana pigmen yang
paling dominan yakni pigmen piosianin (biru), dan pigmen pioverdin (hijau);3. Oksidase
positif;4. Suhu tumbuhnya yakni rentang 37 – 42oC.1
P.aeruginosa memilik faktor virulensi yang membantu untuk bertahan dan meningkatkan
sifat infeksius dari bakteri ini. Beberapa faktor virulensi yang dimiliki P.aeruginosa yakni:
1. Pili dan flagella
Pili yang dimiliki berfungsi untuk melekat pada permukaan sel, membentuk
biofilm, dan memperantarai pergerakan dari bakteri ini. Sejauh ini telah dikenal lima
alel pili yang berbeda diantaranya Tipe I,II,III,IV,V. Pili tipe IV memiliki perbedaan
dengan tipe lainnya karena membantu dalam jerky movement bakteri.1,11-3 Flagela
memiliki fungsi yang sama dengan pili. Bakteri ini memiliki satu flagela yang bisa
menempel hampir di semua permukaan apapun.
2. Secretion Systems ( Sistem Sekresi)
P.aeruginosa memiliki tiga tipe sekresi yang memiliki fungsi yang berbeda –
beda. Tipe sekresi yang pertama (T1SS/Type 1 Secretion System) berfungsi
menghantarkan toksin ke ruang ekstraselular. Toksin yang hantarkan oleh T1SS
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
4
adalah alkaline protease yang menghambat pembentukan fibrin dan membantu
persebaran P.aeruginosa. 1,11-3
3. Quorum Sensing (QS)
QS merupakan sistem komunikasi antar sel bakteri yang diperantarai molekul
sinyal yang disebut autoinducers. Autoinducers yang dilepaskan suatu bakteri akan
diterima reseptor bakteri lain dan menyebabkan perubahan pengaturan gen bakteri.1,11-
3 Hal ini bertujuan untuk adaptasi bakteri terhadap berbagai keadaan. Tiga sistem QS
yang telah dikenal yakni sirkuit LuxL, sirkuit LuxR dan sistem sinyal Quinolone. QS
juga berperan dalam pembentukan biofilm pada koloni bakteri. 1,11-3
4. Endotoksin dan alginat
Endotoksin bakteri berupa lipopolisakarida berperan dalam pertahanan
terhadap sistem pertahanan bawaan host. Alginat sendiri merupakan polisakarida
ekstrasel yang berperan dalam aktivitas antifagosit dan bertahan dari opsonisasi oleh
sistem imun host. 1,11-3
5. Pigmen Piosianin dan pioverdin
Pigmen piosianin menyebabkan kerusakan jaringan dengan membentuk
oksigen radikal. Pigmen pioverdin sendiri merupakan siderofor yang akan mengikat
besi dari tubuh host. 1,11-3
Faktor virulensi yang dimiliki oleh bakteri P. aeruginosa membantu mewujudkan mekanisme
resistensi terhadap berbagai antibakteri sehingga semakin mempersulit penanganan infeksi
bakteri. Menurut data NHSN (National Healthcare Safety Network) AS pada tahun 2010
melaporkan tingkat resistensi P.aeruginosa terhadap antibiotik empirik yang biasa digunakan
terhadap bakteri ini, yakni aminoglikosida 6-10%, sefalosporin spektrum luas 10-28,4%,
flourokuinolon 17-33,5%, dan karbapenem 11-30,2%. Mekanisme resistensi P.aeruginosa di
antaranya adalah: 1. Penurunan permeabilitas membran sel bakteri yang dapat menghalangi
masuknya zat antimikroba ke dalam sel bakteri; 2. Pompa Efluks yang berfungsi untuk
mengeluarkan zat antimikroba yan telah masuk ke dalam sel bakteri; 3. Enzim pemodifikasi
antimikroba yang berperan dalam memodifikasi antimikroba menjadi inaktif. 1,11-3
Sebelumnya telah diketahui banyak sekali faktor virulensi yang dimiliki oleh P.aeruginosa.
Namun masih terdapat beberapa golongan antimikroba yang dapat digunakan. Sebagai obat
pilihan pertama dapat digunakan Penisilin anti pseudomonas dikombinasikan dengan
Aminoglikosida. Obat alternatifnya diantaranya Penisillin antipseudomonas dikombinasikan
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
5
dengan Kuinolon; Karbapenem; Aztreonam dikombinasikan dengan Aminoglikosida.15
Asam Galat
Asam galat merupakan senyawa yang biasa ditemukan pada tanaman dan buah – buahan,
digunakan secara umum dalam dunia industri seperti dalam pengembangan tinta, cat dan
warna.16 Asam galat sendiri memiliki beberapa derivat, diantaranya adalah derivat ester yang
selama ini dikenal sebagai derivat yang umum digunakan dalam keperluan industri, sebagai
antioksidan di makanan, serta digunakan dalam industri kosmetik dan farmasi.16 Selain itu,
beberapa derivat asam galat, misalnya alkil ester galat, memiliki aktivitas apoptosis sel kanker
yang lebih baik bila dibandingkan dengan asam galat, hal ini terkait dengan karater ampifatik
dari gugus alkil ester yang meningkakan afinitas dan pemeabilitas terhadap sel kanker.17
Gambar 1. Struktur kimia asam galat
Derivat-derivat alkil ester galat memiliki perbedaan pada panjang rantai karbon gugus alkil
(gugus R) yang terikat pada gugus ester.Secara selular, aktivitas antibakteri dari asam galat
dan derivatnya berfokus pada membran sel dari bakteri. Umumnya asam galat dan derivatnya
akan bekerja dengan mendisintegrasikan membran sel dari bakteri yang berakibat pada
semakin permeabelnya membran sel, sehingga memudahkan perusakan sel bakteri lebih
lanjut.19
Alkil ester galat
Derivat asam galat (alkil ester galat) dapat disintesis secara kimia dari asam galat melalui
reaksi esterifikasi dengan senyawa alkohol. Modifikasi struktur asam galat melalui reaksi
esterifikasi ini pada hakikatnya bertujuan untuk mendapatkan senyawa derivat asam galat
baru yang memiliki efektivitas dan aktivitas yang lebih baik daripada asam galat.20 Beberapa
derivat dari asam galat telah dikenal memiliki aktivitas antimikroba yang lebih baik
dibandingkan dengan asam galat. Senyawa turunan alkil ester galat hasil sintesis yang
digunakan dalam penelitian ini adalah propil galat, allil galat, (4-oksi-allil)-allil galat, (2-
fenil)-etil galat, etil galat, benzil galat, salisil galat, amil galat, isoamil galat, dan sekunder
amil galat.
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
6
Gambar 2. Strutur Kimia Senyawa Alkil Ester Galat
Metode Penelitian
Penelitian dilakukan mulai 1 Desember 2015 sampai 30 Mei 2016. Desain penelitian yang
diterapkan adalah eksperimental laboratorium dengan metode makrodilusi tabung untuk
mengetahui aktivitas antibakteri senyawa alkil ester galat terhadap bakteri Pseudomonas
aeruginosa. Aktivitas antibakteri senyawa alkil ester galat dinilai dari KHM (Konsentrasi
Hambar Minimum) terhadap bakteri P.aeruginosa. Seftazidim adalah antibiotik yang
digunakan sebagai kontrol positif.
Medium pertumbuhan (Brain Heart Infusion dan plat agar darah) dan sampel bakteri
Pseudomonas aeruginosa ATCC (American Type Culture Collection) 27853 yang digunakan
dalam penelitian ini didapatkan dari Departemen Mikrobiologi Fakultas Kedokteran
Universitas Indonesia. Sementara itu, senyawa alkil ester galat hasil sintesis kimia oleh Ade
Arsianti dan kawan kawan, di Departemen Kimia Kedokteran Fakultas Kedokteran
Universitas Indonesia dan asam galat dipesan dari Sigma-Aldrich.
Sampel uji yang digunakan terdiri kontrol medium,bakteri, antibiotik seftazidim, asam galat
serta sepuluh senyawa alkil ester galat. Senyawa uji diencerkan sehingga menghasilkan
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
7
berbagai variasi konsentrasi, dengan diterapkan sistem dua kali pengulangan (duplo) dalam
tabung berisi 1 mL Brain Heart Infusion (BHI). Asam galat dan alkil ester galat dilarutkan
terlebih dahulu dengan dimetil sulfoksida (DMSO) murni maksimal 3 µL sampai senyawa
larut. Kemudian dilarutkan dalam DMSO 1% (v/v) 10 mL, hasil akhir pelarutan ini akan
menjadi stok senyawa asam galat dan alkil ester galat. Stok senyawa standar asam galat dan
alkil ester galat diencerkan dengan mengambil masing-masing 1 mL larutan stok dengan
menggunakan mikropipet untuk kemudian dimasukkan kedalam tabung reaksi pertama berisi
1 mL BHI. 1 mL dari tabung reaksi pertama akan diambil, kemudian dicampurkan dengan 1
mL BHI pada tabung reaksi kedua. Hal yang sama dilakukan pada tabung ketiga, keempat dan
kelima. Hasil akhir didapatkan variasi konsentrasi pada kelima tabung. Kontrol positif
seftazidim yang digunakan adalah 800 µg/mL dengan mencampurkan 8 mg seftazidim
dengan 10 mL akuades. Kemudian dilakukan pengenceran sebelas kali dengan prinsip yang
sama dengan stok asam galat dan alkil ester galat.Variasi konsentrasi senyawa asam galat,
alkil ester galat dan kontrol positif seftazidim ditampilkan dalam Tabel 1.
Tabel 1.Variasi Konsentrasi Senyawa Asam Galat, Senyawa Alkil Ester Galat, Kontrol Positif
Seftazidim
Tab = tabung
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
8
Bakteri Pseudomonas aeruginosa yang digunakan dalam penelitian ini dalam bentuk stok
inokulum bakteri 0,5 McFarland. 0,5 McFarland dibuat dengan mengambil sebanyak
sebanyak 3-5 koloni, kemudian bersama 10 mL cairan salin (NaCl 0,9%) disuspensikan,
kemudian dilakukan pengambilan 1 mL hasil suspensi inokulum sebelumnya , kemudian
dicampurkan bersama 9 mL NaCl 0,9%. 21
Pengenceran yang telah dilakukan pada asam galat, alkil ester galat dan kontrol positif
Seftazidim, kemudian ditambahkan 10 µL inokulum bakteri pada masing-masing tabung
dengan berbagai variasi konsentrasi tersebut.
Setelah pengenceran dan penambahan inokulum bakteri, dilakukan inkubasi pada suhu 35 ±
2oC selama 18 hingga 24 jam. Kekeruhan dalam tabung diamati secara visual. Konsentrasi
terendah di mana larutan dalam tabung masing terlihat jernih merupakan nilai KHM.
Kemudian dilakukan uji konfirmasi dengan plat agar darah. Uji konfirmasi ini dilakukan
dengan penanaman masing-masing tabung pada plat agar darah. Kemudian dilakukan
inkubasi pada suhu 35 ± 2oC selama 18 hingga 24 jam. Hasil uji konfirmasi berdasarkan pada
adanya pertumbuhan bakteri P.aeruginosa atau tidak.
Hasil
Hasil penelitian merupakan data primer yang didapatkan dari hasil penelitian di Laboratorium
Mikrobiologi Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia sejak 1 Desember 2015-30Mei
2016. Uji aktivitas antibakteri asam galat dan turunannya, alkil ester galat dilakukan
sebanyak dua kali pengulangan (duplo) dengan menggunakan metode makrodilusi. Masing –
masing tabung yang berisi suspensi medium, bakteri Pseudomonas aeruginosa, sampel uji
asam galat dan alkil ester galat diinkubasi terlebih dahulu selama 18-24 jam pada suhu 35 ±
2⁰C, setelah itu dilakukan pengamatan terjadi atau tidak hambatan terhadap pertumbuhan
P.aeruginosa berdasarkan tingkat kekeruhan pada tabung.
Selanjutnya dilakukan uji konfirmasi dengan plat agar darah. Masing-masing tabung berisi
campuran suspensi medium, bakteri P.aeruginosa dan sampel uji asam galat dan turunannya
dikultur dalam plat agardarah dan diinkubasi selama 18-24 jam pada suhu 35 ± 2 ⁰C,
kemudian diobservasi apakah terdapat pertumbuhan bakteri P. aeruginosa pada plat agar
darah. Pertumbuhan bakteri dinyatakan dalam tanda positif (+) dan sebaliknya. Hasil uji
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
9
aktivitas antibakteri dengan metode makrodilusi dan uji konfirmasi plat agar darah asam galat,
kontrol positif seftazidim dan alkil ester galat terhadap P.aeruginosa ditampilkan pada Tabel
2.
Tabel 2. Hasil Uji Aktivitas Antibakteri Asam Galat dan Alkil Ester Galat terhadap P.
aeruginosa
Senyawa Uji Pertumbuhan P.aeruginosa
Hasil Makrodilusi (Duplo)
Pertumbuhan P.aeruginosa
Hasil Uji Plat Agar Darah
(Duplo)
U1/U2 Konsentrasi U1/U2 Konsentrasi
Asam galat +/+ 3200 µg/mL +/+ 3200 µg/mL
Kontrol positif
seftazidim
-/- 6,25 µg/mL -/- 6,25 µg/mL
Propil galat +/+ 1167 µg/mL +/+ 1167 µg/mL
Alil galat +/+ 600 µg/mL +/+ 600 µg/mL
Di-alil galat +/+ 2756 µg/mL +/+ 2756 µg/mL
2-fenil-etil-galat +/+ 1978 µg/mL +/+ 1978 µg/mL
Etil galat +/+ 1778 µg/mL +/+ 1778 µg/mL
Benzil galat -/- 1967 µg/mL -/- 1967 µg/mL
Salisil galat +/+ 589 µg/mL +/+ 589 µg/mL
Amil galat -/- 1822 µg/mL +/+ 1822 µg/mL
Isoamil galat +/+ 1944 µg/mL +/+ 1944 µg/mL
Sekunder amil galat +/+ 2178 µg/mL +/+ 2178 µg/mL
U1= kelompok tabung uji 1 ; U2=kelompok tabung uji 2
Asam galat dan delapan senyawa turunan asam galat, yaitu propil galat (1),alil galat (2), di-
alil galat (3), 2-fenil-etil-galat (4), etil galat (5), salisil galat (7), isoamil galat (9) dan
sekunder-amil galat (10), didapatkan hasil observasi secara visual yang menunjukkan
kekeruhan pada semua tabung yang berisi senyawa uji pada berbagai variasi konsentrasi. Hal
ini menunjukkan tidak adanya aktivitas hambatan pertumbuhan bakteri oleh senyawa-
senyawa turunan tersebut, sehingga kedelapan senyawa ini diberi tanda (+).Dua senyawa
turunan alkil ester galat, yaitu benzil-galat (6) dan amil-galat (8) memberikan hasil larutan
bening, sehingga menunjukkan adanya aktivitas penghambatan terhadap pertumbuhan bakteri
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
10
P. aeruginosa masing-masing dengan konsentrasi hambat minimum 1967 µg/mL dan 1822
µg/mL. Sehingga kedua senyawa uji ini diberi tanda (-).Gambar hasil uji aktivitas antibakteri
untuk senyawa benzil galat, amil galat dan asam galat masing-masing disajikan pada Gambar
3,4, dan 5.
Gambar 3.Hasil uji senyawa benzil galat konsentrasi 1967 dan 983,5 µg/mL (duplo)
Gambar 4. Hasil uji senyawa amil galat konsentrasi dengan berbagai variasi konsentrasi
(duplo)
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
11
Gambar 5. Hasil Uji aktivitas antibakteri Senyawa Asam Galat terhadap
P.aeruginosa
Asam galat dan sembilan senyawa turunan, yaitu propil galat (1), alil galat (2), di-alil galat
(3), 2-fenil-etil-galat (4), etil galat (5), salisil galat (7), amil galat (9), isoamil galat (9) dan
sekunder-amil galat (10) pada metode mikrodilusi dan uji konfirmasi dengan plat agar darah
memberikan hasil yang sama yakni tidak memberikan hambatan pertumbuhan terhadap
bakteri P.aeruginosa, ditandai dengan tanda (+). Senyawa benzil-galat (6) pada konsentrasi
1967 µg/mL memberikan hambatan terhadap pertumbuhan bakteri, yang dapat diamati
dengan tidak terbentuknya koloni bakteri pada plat agar darah, sehingga hasilnya (-). Hasil
pengujian dengan plat agar darah senyawa benzil-galat dan amil galat dapat dilihat pada
Gambar 5 dan 6.
Gambar 6. Hasil uji konfirmasi senyawa benzil galat (kiri) dan amil galat (kanan)
dengan menggunakan plat agar darah
Pembahasan
Aktivitas Antibakteri senyawa alil galat, dialil galat, propil galat, salisil galat dan
sekunder amil galat
Senyawa derivat di-alil galat (3) dan sekunder amil galat (10) dianggap sebagai senyawa
yang tidak aktif sebagai antibakteri terhadap P.aeruginosa, karena pada konsentrasi
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
12
diatas 2000 µg/mL, senyawa 3 dan 10 tidak menunjukkan kemampuan hambat
pertumbuhan bakteri yang dibuktikan dengan adanya pertumbuhan koloni bakteri pada
tabung maupun pada plat agar darah.
Senyawa derivat propil galat (1) tidak menunjukkan aktivitas penghambatan terhadap
pertumbuhan bakteri P.aeruginosa hingga konsentrasi uji tertinggi 1167 µg/mL. Senyawa
derivat alil galat (2) dan salisil galat (3) juga tidak menunjukkan aktivitas penghambatan
terhadap pertumbuhan bakteri P.aeruginosa masing-masing pada konsentrasi uji
tertinggi, yaitu 600 µg/mL dan 589 µg/mL.Ketiga senyawa derivat ini tidak dapat
diujikan pada konsentrasi yang lebih tinggi, hal ini dikarenakan keterbatasan jumlah
sampel.
Pengaruh panjang rantai karbon dan jumlah cabang terhadap aktivitas antibakteri
senyawa alkil ester galat
Derivat asam galat (alkil ester galat) yang digunakan dalam penelitian ini merupakan
produk reaksi esterifikasi asam galat dengan berbagai senyawa alkil alkohol yang
memiliki rantai karbon alifatik dengan struktur lurus, bercabang, atau yang memiliki
cincin aromatis benzena. Rantai alifatik didefinisikan sebagai rantai dengan atom karbon
terbuka berikatan tunggal maupun rangkap, dengan struktur bercabang ataupun lurus.23
Semakin banyak jumlah atom karbon atau semakin panjang rantai karbon alifatik yang
terikat pada rantai samping suatu senyawa, maka polaritas senyawa tersebut akan
semakin menurun.24 Peneliti sebelumnya, Takai.dkk (2011) melaporkan bahwa derivat
alkil ester galat yang memiliki gugus alkil ester dengan rantai karbon (C) lurus memiliki
aktivitas antibakteri yang lebih baik dibandingkan dengan senyawa asam galat. Semakin
panjang rantai karbon (C) yang ditambahkan, semakin meningkatkan aktivitas biologis
sampai tercapai aktivitas maksimum tertentu.25 Hal ini berkaitan dengan rendahnya
polaritas atau meningkatnya sifat hidrofobisitas senyawa derivat alkil ester rantai karbon
lurus, sehingga senyawa ini dapat mempengaruhi disrupsi membran bakteri dan dapat
lebih mudah menembus membran sel bakteri. 25
Bakteri Pseudomonas aeruginosa merupakan bakteri gram negatif, yang secara struktural
memiliki membran luar dan membran dalam yang dibatasi oleh periplasma.26 Komponen
membran luar dari bakteri P.aeruginosa ini bersifat hidrofobik atau non polar, sehingga
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
13
untuk menembus membran luar bakteri ini membutuhan sifat non polar atau hidrofobik
yang sesuai dengan membran luar bakteri.
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, senyawa alkil ester galat yang diujikan
yakni senyawa propil galat (1), senyawa etil galat (5), senyawa amil galat (8), senyawa
isoamil galat (9) dan senyawa sekunder amil galat (10), memiliki rantai alifatik karbon
lurus bervariasi, jumlah rantai karbon tertinggi pada amil galat (8), senyawa isoamil galat
(9) dan senyawa sekunder amil galat (10) yang memiliki lima atom karbon. Berdasarkan
penelitian yang telah dilakukan, hanya senyawa amil galat yang menunjukkan daya
hambat terhadap bakteri Pseudomonas aeruginosa. Hal ini sejalan dengan prinsip
polaritas, dimana amil galat merupakan senyawa yang paling non polar dibandingkan
senyawa etil dan propil galat. Sifat amil galat yang lebih non polar mempermudah
interaksi dengan membran luar bakteri Pseudomonas aeruginosa, sehingga senyawa ini
dapat memberikan hambatan terhadap pertumbuhan bakteri. Amil galat, isoamil galat,
dan sekunder amil galat merupakan tiga senyawa turunan dengan jumlah atom karbon (C)
yang sama. Perbedaan dari ketiga senyawa turunan ini adalah adanya percabangan pada
gugus senyawa isoamil galat dan sekunder amil galat. Percabangan pada senyawa dengan
lima atau enam atom karbon (C) menjadikan senyawa tersebut sulit untuk larut dalam air,
hal ini akibat polaritas yang tinggi pada senyawa dengan karakteristik ini. 27 Oleh sebab
itu, dua senyawa alkil ester galat, isoamil galat dan sekunder amil galat memiliki sifat
yang lebih polar dibandingkan amil galat. Sifat semakin polar ini semakin menurunkan
aktivitas antimikroba senyawa alkil ester galat ini terhadap Pseudomonas aeruginosa.
Hasil ini menegaskan bahwa, hanya senyawa dengan sifat non polar yang sesuai yang
dapat memberikan aktivitas hambat pertumbuhan bakteri Pseudomonas aeruginosa.
Pengaruh penambahan cincin aromatis terhadap aktivitas antibakteri senyawa alkil
ester galat
Penambahan cincin aromatis benzena pada rantai samping suatu senyawa dapat
menyebabkan senyawa lebih bersifat nonpolar, sehingga aktivitas penghambatannya
terhadap pertumbuhan bakteri lebih baik dibandingkan dengan senyawa yang tidak
memiliki rantai samping cincin aromatis.28
Senyawa 2-fenil etil galat (4) dan benzil galat (6) adalah dua senyawa derivat asam galat
yang memiliki cincin aromatis pada rantai samping gugus alkil esternya. Namun, 2-fenil-
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
14
etil galat memiliki rantai samping gugus alkil ester lebih panjang satu atom karbon
dibandingkan dengan benzil galat. Hal ini menyebabkan senyawa 2-fenil etil galat
bersifat sedikit lebih non polar dibandingkan benzil galat. 2-fenil etil galat yang bersifat
lebih non polar ini, ternyata tidak memiliki daya hambat terhadap pertumbuhan
P.aeruginosa. Hal ini dapat disebabkan oleh senyawa non polar yang dapat
mengakibatkan disrupsi membran juga memiliki batas polaritas tertentu, sehingga tidak
semua senyawa yang lebih non polar memiliki aktivitas disrupsi membran bakteri yang
lebih baik. Berdasarkan hal ini, sifat non polar senyawa derivat benzil galat pada
konsentrasi 1967 µg/mL, memiliki polaritas yang sesuai untuk mendisrupsi membran
bakteri.
Perbandingan aktivitas antibakteri senyawa benzil galat, senyawa asam galat dan
kontrol positif seftazidim
Berdasarkan hasil penelitian, senyawa derivat benzil galat (1967 µg/mL) dan amil galat
(1822 µg/mL) yang memiliki aktivitas penghambatan lebih baik daripada asam galat
(3200 lebih baik daripada asam galat (3200 µg/mL) terhadap pertumbuhan bakteri
Pseudomonas aeruginosa. Berdasarkan hal ini, senyawa alkil ester galat sebagai hasil
esterifikasi senyawa asam galat telah memberikan peningkatan aktivitas dan efektivitas
sebagai antimikroba terhadap P.aeruginosa. Penambahan cincin aromatis benzene, jumlah
atom karbon (C) telah berpengaruh signifikan dalam meningkatkan aktivitas antibakteri
terhadap P.aeruginosa. Berdasarkan metode makrodilusi, dari konsentrasi 800 µg/mL
hingga konsentrasi 6,25 µg/mL yang diperoleh dari tujuh kali pengenceran, kontrol
positif Seftazidim menunjukkan aktivitas penghambatan terhadap pertumbuhan bakteri
P.aeruginosa.
Aktivitas antimikroba suatu senyawa dikatakan sebagai senyawa antimikroba aktif
ditentukan oleh nilai Konsentrasi Hambat Minimum yang dimiliki senyawa tersebut
terhadap bakteri yang diujikan yakni <128 µg/mL.29 Berdasarkan hal ini, kontrol positif
senyawa Seftazidim memiliki aktivitas antibakteri (bakterisidal) terhadap bakteri
Pseudomonas aeruginosa. Sedangkan senyawa derivat asam galat, yaitu benzil galat (6)
dan amil galat (8) belum dapat digolongkan senyawa yang memiliki aktivitas antibakteri
(bakterisidal),karena nilai konsentrasi hambat minimum ketiga senyawa ini diatas 128
µg/mL.
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
15
Kesimpulan
Senyawa asam galat tidak memiliki penghambatan terhadap pertumbuhan bakteri
Pseudomonas aeruginosa hingga konsentrasi 3200 µg/mL. Hanya dua dari sepuluh senyawa
derivat asam galat yakni benzil galat dan amil galat. Benzil galat memiliki aktivitas
antibakteri terhadap Pseudomonas aeruginosa dengan nilai Konsentrasi Hambat Minimum
(KHM) dan Konsentrasi Bakterisial Minimum (KBM) sebesar 1967 µg/mL. Berdasarkan hal
ini, benzil galat merupakan turunan alkil ester galat yang memiliki sifat hambat pertumbuhan
dan membunuh bakteri pada konsentrasi 1967 µg/mL.Amil galat memiliki aktivitas
antibakteri terhadap Pseudomonas aeruginosa dengan nilai Konsentrasi Hambat Minimum
sebesar 1822 µg/mL. Berdasarkan hal ini, amil galat merupakan turunan alkil ester galat yang
memiliki sifat hambat pertumbuhan terhadap bakteri Pseudomonas aeruginosa pada
konsentrasi 1822 µg/mL.Berdasarkan penelitian ini, aktivitas antimikroba alkil ester galat
terhadap Pseudomonas aeruginosa dipengaruhi oleh jumlah atom karbon (C) yang dimiliki,
jumlah cabang yang dimiliki, serta cincin aromatis benzene. Ketiga hal ini, berperan dalam
menentukan polaritas senyawa yang sesuai dengan polaritas membran bakteri Pseudomonas
aeruginosa.
Namun senyawa derivat benzil galat ini masih belum dapat dikategorikan memiliki sifat
antibakteri, karena nilai Konsentrasi Hambat Minimumnya masih diatas 128 µg/mL.
Saran
Setelah dilakukan penelitian ini, terdapat beberapa saran untuk penelitian selanjutnya baik
dari sisi metode dan pengembangan senyawa. Modifikasi struktur berupa penambahan gugus
karbon (C) dan cincin aromatis benzena pada turunan alkil ester galat dibutuhkan untuk
meningkatkan aktivitas dan efektivitas sebagai antibakteri. Penelitian lebih lanjut terhadap
mekanisme penghambatan senyawa derivat benzil galat dan amil galat terhadap pertumbuhan
P. aeruginosa diperlukan untuk pengembangan potensi sebagai zat antimikroba yang dapat
digunakan secara klinis. Selanjutnya dibutuhkan Kontrol DMSO untuk mengontrol pengaruh
DMSO sebagai pelarut terhadap senyawa uji yang digunakan. Terakhir, peran inokulum
standar yang digunakan penting untuk menghindari sensitif palsu ataupun resisten palsu dari
aktivitas antimikroba senyawa uji, sehingga penetapan 0,5 McFarland sebagai standar
inokulum sebaiknya menggunakan penilaian objektif dengan menggunakan turbidimetri.
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
16
Daftar Referensi
1. D’agata E. Pseudomonas aeruginosa and other Pseudomonas species. Dalam: Bennet
J, Dollin R, Blaser M, penyunting. Mandell, Douglas, and Bennett's principles and
practice of infectious diseases.Edisi ke – 8. Philadelphia: Elsevier, 2015; p.2517-30.
2. Gellatly S, Hancock R. Pseudomonas aeruginosa : new insights into pathogenesis and
host defenses. Pathogens and Disease. 2013;67(3):159-73.
3. National Nosocomial Infections Surveillance (NNIS) System. National Nosocomial
Infections Surveillance (NNIS) System Report, data summary from January 1992
through June 2004, issued October 2004. Centers for Disease Control and Prevention.
Available at http://www.cdc.gov/nhsn/pdfs/datastat/nnis_2004.pdf
4. Georgios M, Maria B. Beta-lactamase and Carbapenemase Detection Methods: An
Overview of Recent Patents. PRI. 2014;9(1):1-5.
5. Porras-Gómez M, Vega-Baudrit J, Núñez-Corrales S. Overview of Multidrug-
Resistant;Pseudomonas aeruginosa</i> and Novel Therapeutic Approaches.
JBNB. 2012;03(04):519-27.
6. Farbood Y, Sarkaki A, Hashemi S, Mansouri M, Dianat M. The effects of gallic acid
on pain and memory following transient global ischemia/reperfusion in Wistar rats.
AJP. 2013;3(4):329-40.
7. Sarjit A, Wang Y, Dykes G. Antimicrobial activity of gallic acid against thermophilic
Campylobacter is strain specific and associated with a loss of calcium ions. Food
Microbiology. 2015;46:227-33.
8. Jayaraman P. Activity and interactions of antibiotic and phytochemical combinations
against Pseudomonas aeruginosa in vitro. Int J Biol Sci. 2010;:556-8.
9. Chatterjee M, Anju C, Biswas L, Anil Kumar V, Gopi Mohan C, Biswas R. Antibiotic
resistance in Pseudomonas aeruginosa and alternative therapeutic options. IJMM.
2016;306(1):48-58.
10. Shibata H, Kondo K, Katsuyama R, Kawazoe K, Sato Y, Murakami K et al. Alkyl
Gallates, Intensifiers of -Lactam Susceptibility in Methicillin-Resistant
Staphylococcus aureus. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2005;49(2):549-55.
11. Mesaros N, Nordmann P, Plésiat P, Roussel-Delvallez M, Van Eldere J, Glupczynski
Y et al. Pseudomonas aeruginosa: resistance and therapeutic options at the turn of the
new millennium. Clinical Microbiology and Infection. 2007;13(6):560-78.
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
17
12. Ochoa S, Cruz-Córdova A, Rodea G, Cázares-Domínguez V, Escalona G, Arellano-
Galindo J et al. Phenotypic characterization of multidrug-resistant Pseudomonas
aeruginosa strains isolated from pediatric patients associated to biofilm formation.
Microbiological Research. 2015;172:68-78.
13. Siegel R. Emerging Gram-Negative Antibiotic Resistance: Daunting Challenges,
Declining Sensitivities, and Dire Consequences. Respiratory Care. 2008;53(4):1-5.
14. Antibiotic Resistance Threats in the United States, 2013| Antibiotic/Antimicrobial
Resistance | CDC [Internet]. Cdc.gov. 2016 [cited 25 December 2015]. Available
from: http://www.cdc.gov/drugresistance/threat-report-2013/
15. Katzung B, Masters S, Trevor A. Basic & clinical pharmacology. New York:
McGraw-Hill Medical; 2009.p.857
16. Ow YY, Stupans I. Gallic acid and gallic acid derivatives: effects on drug
metabolizing enzymes. Curr Drug Metab. 2003 Jun;4(3):241-8
17. Locatelli C, Filippin-Monteiro F, Creczynski-Pasa T. Alkyl esters of gallic acid as
anticancer agents: A review. Eur J Med. 2013;60:233-9.
18. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Gallic acid | C7H6O5 - PubChem [Internet]. 2016 [cited 3
January 2016]. Available from:
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Gallic_acid#section=Top
19. Borges A, Ferreira C, Saavedra MJ, Simões M. Antibacterial activity and mode of
action of ferulic and gallic acids against pathogenic bacteria. Microb Drug Resist.
2013 August 1;19(4):256-65
20. Belinda P. Studi reaksi esterifikasi antar asam galat dan gliserol dengan menggunakan
gelombang mikro. Science, Honours [skripsi]. Indonesia: Universitas Indonesia;2011
21. Clinical and Laboratory Standards Institute. Methods for dilution antimicrobial
susceptibility tests for bacteria that grow aerobically; approved standards. 9th ed.
Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute; 2012.
22. Clinical and Laboratory Standards Institute. Performance standards for antimicrobial
susceptibility testing; twenty-second informational supplement. Wayne, PA: Clinical
and Laboratory Standards Institute; 2012.
23. Hydrocarbon | chemical compound [Internet]. Encyclopedia Britannica. 2016 [cited 2
October 2016]. Available from: https://www.britannica.com/science/hydrocarbon
24. Hubungan kelarutan dan aktivitas biologis obat. In: Siswandono, Soekardjo B editors.
Kimia Medisinal. 1st ed. Surabaya: Airlangga university press;1995. p.37
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016
18
25. Takai E, Hirano A, Shiraki K. Effects of alkyl chain length of gallate on self-
association and membrane binding. J Biochem. 2011;150(2):165-171.
26. Chatterjee SChaudhuri K. Outer membrane vesicles of bacteria. Berlin: Springer;
2012.p.15-20
27. Pavia DL, Lampman GM, Kriz GS, Engel RG. Introduction to Organic Laboratory
Techniques: a small-scale approach. 2nd edition. USA:Thomson
Brooks/Cole;2005.P.476
28. Benzene (C6H6) | chemical compound [Internet]. Encyclopedia Britannica. 2016
[cited 2 October 2016]. Available from: https://www.britannica.com/science/benzene
29. Andrews JM. Determination of minimum inhibitory concentration. J Antimicrob
Chemother. 2001 Jul;48 Suppl 1:5-16
Aktivitas Antibakteri ..., Nindia Latwo Septipa, FK UI, 2016