BAB II TINJUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJUAN PUSTAKA A. Titanium Dioksida (TiO 2 ) Titanium merupakan salah satu unsur logam transisi golongan IV B, berbentuk padat yang berwarna putih keperakan. Titanium murni dapat larut dalam larutan asam pekat, misalnya pada larutan asam sulfat, tetapi tidak larut dalam air. Logam titanium sangat rapuh pada suhu rendah, tetapi dapat ditempa dan dibentuk ketika sedikit dipanaskan. Titanium dapat terbakar di udara pada suhu 610 o C dan membentuk titanium dioksida, serta terbakar dalam nitrogen pada suhu 800 o C dan membentuk titanium nitrida (Sunardi, 2006). Titanium dioksida adalah senyawa dengan rumus kimia TiO 2 yang berbentuk bubuk, berwarna putih atau hitam tergantung dari kemurniannya (Basri, 2005). Titanium dioksida adalah bentuk oksida dari titanium secara kimia dapat ditulis TiO 2. Senyawa ini biasa digunakan sebagai pigmen pada cat tembok dan pada makanan ( Wikipedia ). TiO 2 dapat berfungsi sebagai fotokatalis yaitu mempercepat reaksi yang diindikasikan oleh cahaya (Hoffman, 1997), sedangkan menurut Mukaromah, AH (2010), pembuatan ubin keramik yang mengandung titanium dioksida terbaik pada suhu C dan jumlah titanium dioksida 10%. 4

2 5 B. Fotokatalis Titanium Dioksida (TiO 2 ) Fotokatalisis merupakan suatu proses kombinasi antara proses fotokimia dan katalis, yaitu suatu proses sintesis secara kimiawi dengan melibatkan cahaya sebagai pemicu dan katalis sebagai pemercepat proses transformasi (Tristantini, 2009). Fotokalis TiO 2 mampu menyerap radiasi menghasilkan radikal OH -. Radikal OH - merupakan oksidator kuat untuk purifikasi air dan udara serta antibakteri (Hoffman, 1997). Fotokatalis TiO 2 mempunyai sifat self-cleaning yaitu daya membersihkan sendiri berfungsi untuk menghilangkan bau, zat organik dan anorganik dan self-sterilizing yang dapat mensterilkan bakteri dan virus, sehingga kinerja katalis TiO 2 dapat dipakai sebagai antibiotik (Fujishima, 1999). Fotokatalis TiO 2 dapat menghambat sintesis protein dan asam nukleat. Sintesis protein merupakan hasil akhir dari dua proses utama yakni transkripsi (sintesis asam ribonukleat) dan translasi (sintesis protein ya ng ARNdependent). Katalis ini merupakan penghambat efektif terhadap sintesis DNA (Deoxribo Nucleic Acid). Sebenarnya, obat-obat demikian membentuk kompleks dengan DNA melalui ikatan pada residu deoksiguanosin. Komplek DNA aktinomisin menghambat polimerase RNA (Ribo Nucleic Acid) yang tergantung pada DNA serta menahan pembentukan mrna (Darmawati, 2008). Sinar ultraviolet merupakan suatu sumber energi yang mempunyai kemampuan untuk melakukan penetrasi ke dinding sel mikroorganisme dan

3 6 mengubah komposisi asam nukleatnya. Absorbsi ultraviolet oleh DNA ( atau RNA pada beberapa virus) dapat menyebabkan mikroorganisme tersebut tidak mampu melakukan replikasi akibat pembentukan ikatan rangkap dua pada molekul-molekul pirimidin. Sel yang tidak mampu melakukan replikasi akan kehilangan sifat patogenitasnya. Sinar ultraviolet yang diabsorbsi oleh protein pada membran sel akan menyebabkan kerusakan membran sel dan kematian sel. Namun perlu diperhatikan bahwa beberapa mikroba khususnya bakteri memang mempunyai suatu sistem metabolik fungsional yang bervariasi dalam mekanisme untuk memperbaiki kerusakan asam nukleatnya. Adanya kemampuan mikroba untuk memperbaiki kerusakan selnya akan dapat mempengaruhi efisiensi proses desinfeksi ( cahyonugroho,2010). C. Staphylococcus aureus Bakteri S. aureus adalah bakteri bentuk coccus, gram positif, mengeluarkan endotoxin, tidak bergerak, tidak mampu membentuk spora, fakultatif anaerob, sangat tahan terhadap pengeringan, mulai mati pada suhu 60 0 C setelah 60 menit, merupakan flora normal pada kulit dan saluran pernafasan bagian atas ( Entjang, 2003). Koloni S. aureus pada pembenihan padat berbentuk bundar, halus menonjol, dan berwarna abu-abu sampai kuning emas tua ( sulistyaningsih, 2010). D. Escherichia coli Escherechia coli merupakan flora normal yang terdapat dalam usus ( Jawetz, 2005). E. coli adalah bakteri berbentuk batang, gram negatif, fakultatif

4 7 aerob, tumbuh baik pada media sederhana. E.coli juga merupakan flora normal manusia, hidup didalam kolon manusia dan diduga membantu pembuatan vitamin K yang penting untuk pembekuan darah, digunakan untuk menilai tentang bagus tidaknya persediaan air untuk keperluan dan juga sebagai indikator paling baik pada rumah tangga bahwa air rumah tangga tercemar feses ( Entjang, 2003 ). E. Coli menghasilkan tes positif terhadap indol dan menghasilkan gas dari glukosa, mempunyai morfologi yang khas pada media EMBA ( eosin metilen blue agar ) berwa rna hijau metalik ( Jawetz, 2005). E. Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas aeruginosa adalah bakteri berbentuk batang, aerob obligat, gram negatif dapat bergerak, tahan terhadap logam dan zat kimia. Pada pembenihan padat koloninya tampak berwarna hijau kebiru biruan karena menghasilkan pigmen piosianin ( Indan. E., 2003 ). P.aeruginosa sering ada dalam jumlah sedikit pada flora normal usus dan kulit manusia. P.aeruginosa tersebar luas dialam dan biasanya ada dilingkungan rumah lembab dirumah sakit. Identifikasi P.aeruginosa biasanya berdasarkan pada bentuk koloni, adanya pigmen yang khas dan tumbuh pada suhu C ( Jawetz, 2005). Kebanyakan antibiotika dan antimikroba tidak efektif terhadap kuman ini, namun air panas dapat membunuh P.aeruginosa (Karsinah, 1994). F. Mekanisme TiO 2 sebagai Antibakteri Teknologi fotokatalisis menarik untuk dikembangkan pada proses desinfeksi mikroorganisme karena kemampuannya untuk menurunkan

5 8 mikrorganisme pada konsentrasi yang sangat kecil tanpa menghasilkan produk samping yang berbahaya. Penelitian fotokatalisis TiO 2 dikembangkan secara luas untuk menguji kemampuannya dalam membunuh virus, bakteri, fungi, alga, dan sel kanker (Tristantini, 2009). Perkembangan senyawa baru dari sistem fotokatalis dapat memberikan solusi ± 99% untuk membersihkan dari kontaminan mikrobial dan organik. Sel mikroba mempunyai struktur yang terdiri dari membran luar, dinding sel dan inti sel. Membran luar terdiri dari lipoprotein, lipid dan karbohidrat. Dinding sel tersusun dari senyawa organik kompleks yang disebut dengan peptidoglikan (murein). Sedangkan membran sel disusun oleh dom inan senyawa fosfolipid dan lipoprotein (Rilda, 2010). Fotokatalis TiO 2 dapat menghambat sintesis protein dan asam nukleat. Sintesis protein merupakan hasil akhir dari dua proses utama yakni transkripsi (sintesis asam ribonukleat) dan translasi (sintesis protein yang ARN-dependent). Katalis titanium dioksida ini merupakan penghambat efektif terhadap sintesis DNA (Deoxrib o Nucleic Acid) (Darmawati, 2008). Fotokatalis titanium dioksida yang dengan adanya sinar ultra violet dapat menghasilkan radikal OH - untuk menurunkan konsentrasi bakteri. Fotokatalis titanium dioksida mampu menyerap radiasi menghasilkan radikal OH -. Radikal OH - inilah yang merupakan oksidator kuat untuk antibakteri (Rilda, 2010). Sinar ultra violet mempunyai kemampuan untuk mempengaruhi fungsi sel makhluk hidup dengan mengubah material inti sel, atau DNA, sehingga

6 9 makhluk tersebut mati. Sinar ultra violet diserap oleh protein dan asam nukleat. Reaksi kimia yang terjadi dapat menyebabkan kegagalan proses metabolisme pada mikroorganisme yang mengarah pada kematian. Sinar ultra violet menyebabkan bakteri yang berada di udara atau yang berada dilapisan permukaan suatu benda yang terpapar sinar ultra violet akan mati dengan adanya katalis titanium dioksida, yang menunujukan aktivitas antibakteri yang paling baik( Suharyono, 2009 ) Kematian sel bakteri oleh fotokatalisis disebabkan berkurangnya tekanan osmotik karena TiO 2 menyebabkan permeabilitas sel rusak. Kontak pertama fotokatalis dengan sel terjadi pada dinding sel, dimana reaksi pelepasan oleh fotokatalis akan merusak dinding sel bakteri. Setelah menghilangkan perlindungan dinding sel, selanjutnya reaksi pelepasan terjadi di membran sitoplasma, Kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh titanium dioksida akan menurunkan permeabilitas sel menyebabkan kematian sel.( Tristantini, 2009).