1 BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Proses masuknya mikroba ke dalam tubuh manusia sehingga sistem pertahanan tubuh dapat ditembus yang mengakibatkan bakteri dapat berkembang biak didalamnya merupakan jalan masuknya bakteri untuk menginfeksi manusia. Besarnya daya patogenitas dan daya pertahanan yang tinggi dari suatu mikroorganisme tersebut dapat menyebabkan mudahnya mikroba menginfeksi tubuh (Supardi dan Sukamto, 1999). Adanya mikroba hidup dalam suatu jaringan yang hidup dapat didefinisikan sebagai infeksi. Adanya infeksi dalam tubuh dapat menyebabkan berbagai penyakit (Tambayong, 2000). Dari berbagai jenis bakteri, jenis Shigella dan Streptococcus menyebabkan infeksi pernafasan, kulit, maupun gastrointestinal (Locke et al., 2013). Bakteri Gram negatif dari jenis Shigella yang paling tinggi menyebabkan infeksi gastrointestinal yaitu Shigella dysenteriae. Bakteri ini memiliki kemampuan untuk menembus sel epitel permukaan mukosa usus di bagian kolon dan terminal ileum. Sel yang telah mati akan mengelupas dan akan terjadi iritasi mukosa usus akibat dari sel bakteri yang memperbanyak diri ketika masuk ke dalam sel. Infeksi pada mukosa ini dapat menyebabkan demam (Radji, 2009). Diare menyebabkan kematian 5 juta orang tiap tahun terutama pada anak-anak (Shulman et al., 1994). Shigella menyebabkan diare mukoid berdarah yang ditularkan langsung melalui makanan dan air minum. Bakteri dan penyakit ini sering ditemui di negara berkembang (Sears et al., 2011) Bakteri penyebab infeksi dari Gram positif jenis streptococcus yang dapat menyebarkan infeksi dengan melepaskan toksin yaitu Streptococcus pyogenes. Bakteri jenis ini menjadi penyebab infeksi pada kulit, sistem peredaran darah, dan saluran nafas. Dari beberapa penelitian yang telah dilakukan, bakteri ini melekatkan selnya pada epitel inang dengan cara menjadikan protein M dan asam lipoteikoat sebagai adhesion pada dinding sel. Infeksi yang dilakukan 1
2 berlangsung dengan cepat dan sel inang dapat dikelabui (Radji, 2009). Bakteri ini berlokasi di saluran pernapasan atas pada 10% anak-anak dan 5% pada orang dewasa (Locke et al., 2013). Penelitian terhadap infeksi yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes dilakukan pada 327 orang di Olmsted County daerah Minnesota Amerika. Penelitian ini memberikan hasil bahwa 44% subjek penelitian mengalami dermatitis atopik atau alergi rhinitis dengan angka kejadian asma terjadi pada 28 orang yang terkena infeksi Streptococcus pyogenes (Juhn, 2012). Pengobatan infeksi menggunakan antibiotik telah mengalami banyak kejadian resistensi. Bakteri Shigella dysenteriae telah resisten terhadap streptomisin, sulfanilamid, kloramfenikol, dan tetrasiklin. Fakta ini ditemukan dalam epidemik disentri bakterial pada tahun 1955 (Pratiwi, 2008). Senyawa aktif bahan alam digunakan sebagai alternatif pemecahan masalah resistensi. Daun pepaya terbukti dapat menghambat pertumbuhan Salmonella typhi. Ekstrak etanol daun pepaya konsentrasi 0,6 g/ml menunjukkan diameter zona hambat sebesar 12 mm (Alo et al., 2012). Selain daun, biji dan batang pepaya juga memiliki aktivitas sebagai antibakteri. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Okoye (2011), ekstrak etanol biji pepaya memiliki aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi, dan Escherichia coli dengan diameter zona hambat berturut-turut sebesar 13, 16, 16, dan 17 mm (Okoye, 2011). Khan et al. (2014), menyatakan bahwa ekstrak etanol batang pepaya dengan konsentrasi 0,5 g/ml dapat menghasilkan zona hambat terhadap Escherichia coli sebesar 20 mm (Khan et al., 2014). Berdasarkan uraian dari latar belakang tersebut, penelitian ini dilakukan untuk membandingkan aktivitas antibakteri ekstrak etanol biji dengan batang pepaya (Carica papaya L.) terhadap bakteri Shigella dysenteriae yang merupakan Gram negatif dan Streptococcus pyogenes yang tergolong Gram positif.
3 B. Perumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana aktivitas antibakteri ekstrak etanol biji pepaya terhadap Shigella dysenteriae dan Streptococcus pyogenes jika dibandingkan dengan ekstrak etanol batang pepaya? 2. Apakah golongan senyawa dalam ekstrak etanol biji dan batang pepaya yang berperan sebagai antibakteri? C. Tujuan Penelitian Berdasarkan perumusan masalah tersebut, maka tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Membandingkan aktivitas antibakteri ekstrak etanol dari biji dan batang pepaya terhadap Shigella dysenteriae dan Streptococcus pyogenes. 2. Mengetahui golongan senyawa dalam ekstrak etanol biji dan batang pepaya yang berperan sebagai antibakteri. D. Tinjauan Pustaka 1. Tanaman pepaya (Carica papaya L.) a. Taksonomi Taksonomi dari tanaman pepaya (Carica papaya L.) adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub-divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledonae Ordo : Caricales Famili : Caricaceae Spesies : Carica papaya L. (Suprapti, 2005)
4 Tanaman pepaya (Carica papaya L.) ditunjukkan pada Gambar 1. Gambar 1. Tanaman pepaya b. Kandungan Berbagai bagian tanaman pepaya seperti daun, buah, akar, dan biji memiliki banyak kandungan. Buah pepaya mentah mengandung enzim papain, sedangkan buah pepaya matang mengandung kritosantin. Akar pepaya mengandung karposida. Bagian daun mengandung alkaloid karpinina. Dalam penelitian lain, biji pepaya mengandung alkaloid, flavonoid, tanin, saponin, dan fenol (Okoye, 2011). Biji pepaya juga mengandung alkaloid berupa karpain, dan glikosida berupa glukotropaelin dan benzil-isotiosianat (Nayak, 2012). Ekstrak n-heksan biji papaya mengandung triterpenoid (Sukadana, 2008). Batang pepaya mengandung alkaloid, tanin, saponin dan steroid (Stephen et al., 2013). Ekstrak etanol batang pepaya mengandung saponin, alkaloid, glikosida, tanin, dan flavonoid (Oladimeji et al., 2007). Batang pepaya juga mengandung antrakinon dan saponin (Setyawan, 2009). c. Efek Farmakologi Ekstrak metanol daun pepaya mengandung glikosida flavonoid yang dapat berperan sebagai antioksidan dan antiinflamasi (Imaga et al., 2010). Ekstrak etanol daun pepaya memiliki aktivitas sebagai antijamur terhadap Candida albicans (Sumanthi dan Gowthami, 2014). Ekstrak metanol batang pepaya menunjukkan hasil penurunan gula darah tikus secara signifikan (Saidu dan Nweri, 2013). Ekstrak etanol biji pepaya memiliki aktivitas sebagai antifertilitas (Hamman et al., 2011).
5 2. Bakteri Mikroba merupakan organisme hidup yang hanya dapat diamati dengan mikroskop karena ukurannya sangat kecil. Mikroba terdiri dari satu sel atau uniseluler dan beberapa sel atau multiseluler. Bakteri, fungi, archaea, protozoa, virus, maupun alga termasuk ke dalam golongan mikroorganisme. Mikroorganisme sering diasosiasikan dengan adanya penyakit infeksi (Pratiwi, 2008). Bakteri dapat diidentifikasi berdasarkan pewarnaan Gram, yaitu Gram positif dan Gram negatif. Bakteri Gram positif memiliki dinding sel dengan lapisan peptidoglikan tebal yang dapat mempertahankan warna metil ungu. Contoh bakteri Gram positif adalah Streptococcus pyogenes. Pada uji bakteri Gram negatif, alkohol melarutkan lipid dinding sel sehingga warna ungu hilang. Bakteri Gram negatif akan berwarna merah karena counterstain dengan basic fuchsin dapat mewarnai bakteri ini. Contoh bakteri Gram negatif adalah Shigella dysenteriae (Locke et al., 2013). a. Shigella dysenteriae Klasifikasi dari Shigella dysenteriae adalah: Kingdom : Bacteria Phylum : Proteobacteria Class : Gamma Proteobacteria Order : Enterobacteriales Family : Enterobacteriaceae Genus : Shigella Species : Shigella dysenteriae (Todar, 2012) Shigella merupakan bakteri Gram negatif yang memiliki habitat alamiah terbatas pada saluran pencernaan manusia maupun primata dan beberapa spesiesnya dapat menyebabkan disentri basiler. Salah satu dari spesies tersebut adalah Shigella dysenteriae. Jenis ini merupakan shigella yang tidak meragikan manitol. Bentuk batang yang ramping dan tidak berkapsul serta tidak membentuk spora merupakan ciri khas dari shigella. Dalam bidang pengobatan terhadap eksotoksin Shigella dysenteriae telah
6 tersedia antitoksin yang spesifik. Dalam pengobatan terhadap infeksi yang disebabkan Shigella dysenteriae digunakan antibiotik ampisilin, doksisiklin, siprofloksasin, dan trimetoprim-sulfametoksazol (Jawetz et al., 2013). Shigella dysenteriae merupakan bakteri penyebab shigelosis yang dapat menimbulkan demam karena terjadinya infeksi pada mukosa usus. (Radji, 2009). b. Streptococcus pyogenes Klasifikasi dari Streptococcus pyogenes adalah: Kingdom : Bacteria Phylum : Firmicutes Class : Bacilli Order : Lactobacillales Family : Streptococcaceae Genus : Streptococcus Species : Streptococcus pyogenes (Todar, 2012) Streptococcus merupakan bakteri anaerob fakultatif yang mudah tumbuh pada media yang kaya darah. Identifikasi bakteri jenis ini dengan adanya zona jernih beta-hemolisis besar di sekeliling koloni (Elliot et al., 2013). Uji katalase digunakan untuk membedakan streptococcus dengan bakteri lain. Streptococus memberikan hasil katalase negatif, yaitu berupa tidak adanya gelembung yang terbentuk dalam media (Locke et al., 2013). Streptococcus pyogenes termasuk golongan A dari kategori Streptococcus beta-hemolitik. Bakteri ini memiliki ciri khas berupa kokus tunggal dengan bentuk bulat maupun bulat telur dan tersusun dalam rantai. Streptococcus pyogenes memiliki habitat pada kulit dan tenggorokan. Demam rematik, faringitis, glomerulonephritis, dan impetigo disebabkan oleh bakteri ini. Infeksi yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes dapat diobati dengan penisilin G, makrolida seperti klindamisin dan eritromisin. Namun, antibakteri ini telah resisten di Eropa dan Amerika (Jawetz et al., 2013).
7 3. Antibakteri Antibakteri merupakan suatu obat yang mempengaruhi pertumbuhan serta kelangsungan hidup mikroba tanpa merugikan kesehatan individu yang mengalami sakit (Irianto, 2013). Antibakteri dapat dibedakan menjadi antibakteri spektrum sempit dan spektrum luas. Perbedaan dari keduanya terletak pada kemampuan dalam menghambat bakteri. Antibakteri spektrum sempit hanya terbatas pada bakteri Gram negatif atau Gram positif saja. Antibakteri spektrum luas memiliki kemampuan menghambat keduanya (Pratiwi, 2008). Antibakteri memberikan efek sebagai inhibitor pada dinding sel bakteri, sintesis asam nukleat, sintesis protein, maupun menghambat metabolisme sel (Locke et al., 2013). E. Landasan Teori Biji pepaya mengandung metabolit sekunder yang bermanfaat sebagai antibakteri. Uji fitokimia biji pepaya yang dilakukan Okoye (2011) menunjukkan kandungan alkaloid, flavonoid, tanin, saponin, dan fenol secara berturut-turut sebesar 1,22±0.060% b/v, 0,34±0,02% b/v, 0,77±0,01% b/v, 0,418±0,001% b/v, dan 0,12±0,002% b/v sehingga mampu bertindak sebagai antibakteri. Kandungan tersebut dapat menghambat pertumbuhan Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeroginosa, Salmonella typhi, dan Escherichia coli dengan diameter zona hambat secara berturut-turut sebesar 13, 16, 16, dan 17 mm (Okoye, 2011). Skrining fitokimia biji pepaya yang dilakukan Nayak (2012) menunjukkan adanya alkaloid berupa karpain, dan glikosida berupa glukotropaelin dan benzil-isotiosianat yang memiliki aktivitas antibakteri, bahkan juga berperan sebagai antiinflamasi (Nayak, 2012). Ekstrak n-heksan biji pepaya yang mengandung triterpenoid dan dilakukan isolasi menunjukkan penghambatan terhadap pertumbuhan Escherichia coli dan Staphylococcus aureus pada konsentrasi 1000 ppm (Sukadana, 2008). Biji pepaya muda dan tua memiliki aktivitas antibakteri yang berbeda. Penelitian membuktikan bahwa ekstrak etanol biji pepaya muda dengan konsentrasi 480, 560, 640, 720, dan 800 mg/ml menunjukkan kemampuan penghambatan terhadap Escherichia coli berturut-turut diameter zona hambat
8 sebesar 9,53, 10,35, 11,46, 11,88 dan 12,29 mm. Pengujian ekstrak etanol biji pepaya tua menggunakan konsentrasi yang sama dengan biji pepaya muda menunjukkan penghambatan terhadap Escherichia coli berturut-turut sebesar 8,20, 8,57, 8,88, 9,68 dan 10,44 mm. Ekstrak etanol biji pepaya muda memiliki kemampuan antibakteri lebih tinggi dibandingkan ekstrak etanol biji pepaya tua (Mulyono, 2013). Batang pepaya mengandung berbagai metabolit sekunder yang memiliki aktivitas sebagai antibakteri. Berdasarkan analisis kualitatif dan kuantitatif yang dilakukan oleh Stephen (2013) dalam batang pepaya terkandung senyawa alkaloid, saponin, tanin, dan steroid. Konsentrasi tanin dalam batang pepaya sebesar 2,06%, dan merupakan konsentrasi paling besar dibandingkan dengan alkaloid (1,15%) dan saponin (1,75%), kandungan steroid hanya ditunjukkan secara kualitatif (Stephen et al., 2013). Dalam penelitian lain, batang pepaya terbukti dapat menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif maupun Gram negatif. Hal tersebut dibuktikan dari penelitian yang dilakukan Rahman et al. (2011), yang menunjukkan bahwa ekstrak etanol batang pepaya dengan konsentrasi 10 mg/ml mampu menghambat pertumbuhan bakteri Gram negatif antara lain Escherichia coli, Proteus mirabilis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi, Salmonella paratyphi A dan Shigella flexenert secara berturutturut dengan diameter zona hambat sebesar 12, 9, 6, 14, 11, dan 12 mm. Ekstrak etanol batang pepaya dengan konsentrasi 10 mg/ml juga menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif antara lain Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, dan Micrococcus luteus secara berturut-turut memiliki diameter zona hambat sebesar 12, 6, dan 13 mm (Rahman et al., 2011). Ekstrak etanol batang pepaya memiliki aktivitas antibakteri terhadap Escherichia coli karena mengandung antrakinon dan menghambat pertumbuhan Staphylococcus aureus karena mengandung saponin (Setyawan, 2009). Uji fitokimia ekstrak metanol batang pepaya menunjukkan adanya saponin, alkaloid, glikosida, tanin, dan flavonoid. Ekstrak metanol batang pepaya konsentrasi 30 mg/ml menghambat pertumbuhan Bacillus subtilis, Escherichia coli, dan
9 Salmonella typhi berturut-turut menghasilkan zona hambat sebesar 14, 12, dan 13 mm (Oladimeji et al., 2007). F. Hipotesis Penelitian ini memiliki hipotesis antara lain: 1. Ekstrak etanol batang pepaya memiliki aktivitas antibakteri lebih besar terhadap Shigella dysenteriae dan Streptococcus pyogenes daripada ekstrak etanol biji pepaya. 2. Ekstrak etanol biji pepaya mengandung triterpen, saponin, flavonoid, glikosida (glukotropaelin), alkaloid, tanin, dan fenol, sedangkan ekstrak etanol batang pepaya mengandung alkaloid, tanin, saponin, flavonoid, antrakinon, dan steroid yang berperan sebagai antibakteri.