aktivitas antibakteri senyawa alkil ester galat terhadap

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


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


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


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.


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


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


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


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


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)


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


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


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-


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.


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.


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.


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


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 senyawa alkil ester galat terhadap

Documents