Perbandingan aktivitas antibakteri Penicillium, Prihanto, AA. et al.

## PERBANDINGAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI

## Penicillium notatum ATCC 28089 DENGAN Penicillium sp. R1M YANG DIISOLASI DARI MANGROVE Sonneratia caseolaris
Comparison of Antibacterial Activity of Penicillium notatum ATCC 28089 and Penicillium sp. R1M  Isolated from Mangrove Sonneratia caseolaris
Asep Awaludin Prihanto
Program Studi Teknologi Hasil Perikanan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya
Diterima 7 Oktober 2011/Disetujui 13 Desember 2011
Abstract
Mangrove Sonneratia caseolaris is a potential host for endhopytic fungi that commonly produce strong dan unique antibiotic . The objective of the research was to compare the antibacterial activity of Penicillium notatum ATCC  28089  and  endophytic  fungus Penicillium sp.  R1M  isolated  from  Mangrove Sonneratia caseolaris . First step of the research was observation the growth curve of each isolate. Second step was isolation of their  metabolites to be used in the antibacterial activity assay against Staphylococcus aureus ATCC  9144  and Escherichia  coli ATCC  8739.  The  results  showed  that  both  isolates  indicated  different growth curves. Penicillium sp. R1M experienced shorter adaptation phase, than P. notatum ATCC 28089. The secondary metabolites of P. notatum ATCC 28089 was isolated on day 8, while those of Penicillium sp.  R1M  isolated  on  day  6.  The  result  of  antibacterial  assay  confirmed  that  the  extracts  of  mycelia Penicillium sp. R1M show inhibition diameter in the growth of S. aureus and E. coli with 11.5 ± 0.6 mm and 10.6 ± 0.4, mm, respectively, while the medium extracts of P. notatum ATCC 28089 were 9.3 ± 0.9 mm and 7.4 ± 0.1 mm, respectively. The  inhibitory zone diameter of  medium extracts. Penicillium sp. R1M against S. aureus and E. coli were correspondingly 7.5 ± 0.1 mm and 7.1 ± 0.8 mm,  while the medium  extracts of P. notatum ATCC 28089 were 9.3 ± 0.6 mm and 7.4 ± 0.4 mm, respectively. Mycelial extracts of Penicillium sp. R1M showed better antibacterial activity than those of P. notatum ATCC 28089. On the other hand the medium extracts showed the opposite results.
Keywords: antibacterial, Penicillium sp. R1M, Sonneratia caseolaris
Abstrak
Mangrove Sonneratia  caseolaris merupakan  salah  satu  inang  kapang  endofit  yang  berpotensi menghasilkan antibiotik yang unik dan kuat.  Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan aktivitas antibakteri Penicillium notatum ATCC 28089 dengan kapang endofit Penicillium sp. R1M yang diisolasi dari mangrove Sonneratia caseolaris . Penelitian diawali dengan mengamati kurva pertumbuhan untuk masing- masing  isolat  dan  selanjutnya  dilakukan  isolasi  metabolit  dan  diuji  aktivitas  antibakterinya  terhadap Staphylococcus aureus ATCC 9144 dan Escherichia coli ATCC 8739. Hasil Penelitian menunjukkan bahwa kedua  isolat  memiliki  kurva  pertumbuhan  yang  berbeda.  Metabolit  sekunder P.  notatum ATCC  28089 diisolasi  pada  hari  ke-8,  sedangkan  dari Penicillium sp.  R1M  diisolasi  pada  hari  ke-6.  Hasil  pengujian aktivitas  antibakteri  menunjukkan  bahwa  ekstrak  miselia Penicillium sp.  R1M  menghasilkan  diameter penghambatan pada S. aureus dan E. coli sebesar 11,5±0,6 mm dan 10,6 ±0,4 mm; sedangkan ekstrak media P. notatum ATCC 28089 berturut-turut sebesar  9,3 ±0,9 mm dan 7,4±0,1 mm. Diameter hambat ekstrak media Penicillium sp. R1M pada S. aureus dan E. coli berturut-turut sebesar  7,5 ± 0,1 mm dan 7,1±0,8 mm; sedangkan ekstrak media P. notatum ATCC 28089 adalah 9,3 ± 0,6 mm dan 7,4 ± 0,4 mm. Ekstrak miselia isolat Penicillium sp. R1M mempunyai aktivitas antibakteri yang lebih baik daripada Penicillium notatum ATCC 28089, tetapi pada ekstrak media fermentasi menunjukkan hasil yang berlawanan.
Kata kunci: antibakteri, Penicillium sp. R1M, Sonneratia caseolaris
Perbandingan aktivitas antibakteri Penicillium, Prihanto, AA. et al.

## PENDAHULUAN
Kapang  endofit  adalah  mikroorganisme unik  yang  terdapat  dalam  tumbuhan.  Istilah endofit merujuk pada  organisme  hidup bakteri atau  kapang yang berukuran mikroskopis dan sebagian atau keseluruhan hidupnya berada di dalam jaringan tanaman ( xylem dan phloem ), daun, akar, buah, dan batang (Strobel dan Daisy 2003). Banyak penelitian telah membuktikan bahwa kapang jenis ini mempunyai aktivitas antibiotik  dan  aktivitas  biologis  yang  luas. Tanaman  mangrove  sejak  lama  diketahui mempunyai  khasiat  obat  berbagai  penyakit dan  umum  digunakan  sebagai  obat-obatan tradisional.  Penggunaan  daun,  buah,  kulit kayu,  batang,  akar  dan  buah  dari  beberapa spesies  mangrove  telah  dilaporkan  oleh Bandaranayake (1998).
Kapang  endofit  juga  sumber  potensial untuk  antibiotik-antibiotik  yang  unik  (Nair et  al .  2000).  Keunikan  ini  disebabkan  oleh habitat mikroorganisme endofit yang berbeda dengan  habitat  kapang  pada  umumnya sehingga  proses  adaptasi  kapang  endofit terhadap habitatnya seringkali menghasilkan metabolit  yang  mempunyai  struktur  dan karakter  yang  berbeda  jika  dibandingkan dengan kapang isolat umum. Beberapa  ilmuwan  menyebutkan  bahwa bioaktivitas  yang  terdapat  dalam  bagian- bagian mangrove tersebut tidak selalu berasal dari  tanaman  mangrove  itu  sendiri,  tetapi dapat  berasal  dari  makhluk  lain  di  dalam bagian  mangrove  yang  mampu  mensintesis bioaktif tersebut. Berdasarkan asumsi tersebut dapat  diduga  bahwa  kapang  atau  bakteri endofit yang mendiami tumbuhan mangrove adalah  penghasil  senyawa  bioaktif  yang sebenarnya,  seperti  yang  kemukakan  oleh Shan et al . (2009). Tumbuhan mangrove merupakan sumber inang yang kaya kapang endofit  (Andana dan Sridhar, 2002).  Penelitian Firdaus et al . (2010)
telah berhasil  mengisolasi Penicillium sp. R1M dari  akar  mangrove Sonneratia  caseolaris. Analisis  makroskopis  dan  mikroskopis menunjukkan  bahwa Penicillium sp.  R1M adalah kapang P. notatum . Isolat Penicillium sp. R1M diduga mempunyai aktivitas antibakteri yang  lebih  kuat    jika  dibandingkan  dengan isolat P. notatum ATCC 28089. Penelitian ini bertujuan  untuk  membandingkan  aktivitas antibakteri  kapang Penicillium sp.  R1M dengan  isolat P.  notatum ATCC  28089  dan mengetahui dampak buangan limbah lumpur Lapindo  terhadap  peningkatan  aktivitas antibakterinya.

## MATERIAL DAN METODE Bahan dan Alat
Sampel  kapang  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah Penicillium sp.  R1M (kapang  endofit  akar  mangrove Sonneratia caseolaris diisolasi  bulan  Agustus  sampai Oktober  2010  dari  daerah  Muara  Sungai Porong, Sidoarjo) dan P. notatum ATCC 28089.
Bakteri  uji  menggunakan Staphylococcus aureus ATCC 9144 dan Escherichia coli ATCC 8739  (koleksi  Laboratorium  Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran, Universitas Brawijaya). Media  fermentasi  dan  uji  antibakteri menggunakan Potato  Dextrose  Agar (PDA) (Merck), Potato Dextrose Broth (PDB) (Merck), Mueller  Hinton  Agar (MHA)  (Merck), Blank disc (Oxoid) dan inkubasi dilakukan dengan inkubator (Memmert, IFP 550).

## Metode
Fermentasi kapang
Proses  fermentasi  dimulai  dengan menumbuhkan  kultur  murni  pada  media PDA  selama  ±7  hari.  Miselia  dan  media agar  dari  kedua  kapang  dipotong  kecil- kecil  berbentuk  kotak  (±3  cm 2 )  kemudian dilakukan fermentasi pada media PDB. Setiap potongan  blok  dimasukkan  kedalam  media PDB dan kemudian diinkubasi selama 7 hari dengan suhu 30 0 C dalam kondisi statis dan gelap.
Korespondensi:  Universitas  Brawijaya  Malang  65145. Telp. +62341553512, Fax +62341557837 E-mail : asep_ awa@ub.ac.id

## Pembuatan kurva pertumbuhan
Pertumbuhan  diamati  dari  jumlah  sel atau massa sel dengan bobot kering sel yang dilakukan setiap 24 jam selama 10 hari.

## Uji antibakteri
Pengujian  aktivitas  antibakteri  dari ekstrak  miselia  dan  media  pertumbuhan kapang  menggunakan  metode  cakram  (Qi et  al .  2009).  Cakram  tanpa  ekstrak  diameter 6-mm diisi 50 µg ekstrak kasar yang dilarutkan dengan MeOH dan dievaporasi sampai kering. Selanjutnya cakram ditempatkan di atas media MHA  yang  telah  diinokulasikan  bakteri  uji dengan  kepadatan  1,2x10 8 CFU/mL.  Cawan petri selanjutnya diinkubasi pada suhu 35 0 C selama  24  jam.  Streptomycin  (400  µg/mL) digunakan  sebagai  kontrol  positif.  Diameter hambat diukur menggunakan jangka sorong. Semua pengujian dilakukan secara duplo.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan kapang
Kurva pertumbuhan kapang kedua isolat menunjukkan  hasil  yang  berbeda  (Gambar 1). Penicillium sp. R1M menunjukkan waktu adaptasi  yang  lebih  cepat  dibandingkan P.  notatum ATCC    28089.  Kapang  endofit sudah  mengalami  fase  pertumbuhan  cepat ( exponential phase ) pada hari ke-2, sedangkan P.  notatum ATCC  28089  membutuhkan waktu  hampir  satu  minggu.  Perbedaan fase  adaptasi  ( lag  phase )  ini  kemungkinan disebabkan  oleh  perbedaan  habitat  kedua isolat.  Habitat Penicillium sp.  R1M  yang keras  diduga  menghasilkan  kemampuan adaptasi  yang  lebih  baik  jika  dibandingkan dengan isolat sejenis yang habitatnya banyak tersedia  nutrisi.  Bugni  dan  Ireland  (2004) menunjukkan  bukti  bahwa  mikroorganisme endofit mengalami adaptasi nutrisi yang unik dengan  melibatkan  tumbuhan  inang  melalui serangkaian  pola  ekspresi  gen.  Nutrisi  yang disediakan  tumbuhan  sangat  menentukan interaksi  dan  adaptasi  yang  terjadi  dengan endofit didalamnya (Saikkonen et al . 1998).
Fase  stasioner  ( stationary  phase )  kedua isolat  menunjukkan  hasil  yang  berbeda. Titik stasioner kapang endofit Penicillium sp. R1M terjadi  lebih cepat dengan waktu yang lebih singkat. Isolat P. notatum ATCC  28089 mengalami fase stasioner lebih lama (±2 hari). Fase kematian  ( death phase ) pada isolat endofit  terjadi  pada  hari  ke-7,  sedangkan P.  notatum ATCC    28089  terjadi  pada  hari ke-9. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa siklus hidup kapang sangat dipengaruhi oleh habitat  asal  isolat  kapang.  Data  pengamatan kurva  pertumbuhan    selanjutnya  digunakan untuk  menentukan  masa  panen  fermentasi yang digunakan pada pengujian antibakteri.

## Aktivitas antibakteri
Pengamatan  aktivitas  antibakteri  kedua isolat kapang menunjukkan hasil yang berbeda baik terhadap bakteri Gram- negatif maupun Gram positif (Tabel 1). Hasil pengujian ekstrak miselia Penicillium sp. R1M memberikan daya hambat  sebesar  11,5  mm  terhadap S.  aureus dan 10,6  mm terhadap E. coli . Ekstrak miselia P.  notatum ATCC  28089  berturut-turut menghasilkan  zona  hambat  hanya  7,5  mm dan  7,1  mm.  Ekstrak  miselia Penicillium sp. R1M menunjukkan penghambatan yang lebih baik dibandingkan dengan ekstrak miselia P.
notatum ATCC 28089. Hasil ini membuktikan bahwa  habitat  kapang  endofit  yang  berada dalam sel tumbuhan mangrove menghasilkan metabolit  yang  lebih  kuat.  Aly et  al. (2011)
Gambar 1 Kurva pertumbuhan kapang; Penicillium sp. R1M; Penicillium notatum ATCC  28089 Gambar 1 Kurva pertumbuhan kapang; Penicillium sp.  R1M; Penicillium  notatum ATCC 28089
Perbandingan aktivitas antibakteri Penicillium, Prihanto, AA. et al.
mengemukakan  bahwa  habitat  kapang  di dalam tumbuhan (endofit) memicu produksi metabolit yang unik sebagai respon dari habitat yang tidak biasa. Inang  endofit yang tumbuh di  daerah  yang  keras,  banyak  tantangan secara  fisik  dan  kimia  merupakan  sumber yang  potensial  untuk  penapisan  kapang endofit dan bioaktifnya (Raghukumar 2008). Pengujian  antibakteri  ekstrak  media P.  notatum ATCC  28089  diperoleh  hasil diameter  penghambatan  pada S.  aureus dan E. coli sebesar 9,3±0,6 mm dan 7,4±0,4 mm, sedangkan  ekstrak  media Penicillium sp. R1M berturut turut sebesar 7,5 ± 0,1 mm dan 7,1±0,8  mm.  Pengujian  antibakteri  ekstrak media  memperlihatkan  hasil  yang  berbeda dengan ekstrak miselia. Hasil ini kemungkinan disebabkan  senyawa  bioaktif  penghambat bakteri  pada  kapang  endofit Penicillium sp. R1M adalah metabolit intraseluler, sedangkan senyawa  penghambat  bakteri  yang  terdapat pada  isolat P.  notatum ATCC  28089  adalah jenis metabolit ekstraseluler. Kedua isolat secara umum menunjukkan penghambatan  yang  lebih  baik  pada  bakteri Gram-positif  ( S.aureus ATCC  9144). Beberapa antibiotik asal Penicillium diketahui mempunyai  aktivitas  yang  baik  terhadap bakteri Staphylococcus. Bakteri  Gram  positif diketahui lebih sensitif daripada bakteri Gram negatif.  Hal  ini  disebabkan  oleh  struktur dinding  sel  bakteri  Gram  negatif  yang  lebih kompleks dibandingkan dengan bakteri Gram positif,  selain  itu  pada  bakteri  Gram  positif,
peptidoglikan tidak terlindungi oleh membran luar  (Navarre  dan  Schneewind  1999). Perbedaan struktur lapisan membran tersebut menyebabkan  bakteri  Gram  negatif  kurang sensitif terhadap antibiotik  daripada bakteri Gram  positif  terutama  antibiotik  golongan β-laktam  yang  merupakan  antibiotik  asal Penicillium sp.  Antibiotik  β-laktam  bekerja membunuh bakteri dengan cara mengganggu sintesis  dinding  sel  melalui  penghambatan enzim  transpeptidase  yang  mengakibatkan dinding sel menjadi lebih lemah, sensitif, dan mudah terdegradasi (Giguère et al . 2006)

## KESIMPULAN
Ekstrak miselia isolat Penicillium sp. R1M mempunyai  aktivitas  antibakteri  yang  lebih baik dibandingkan dengan P. notatum ATCC 28089,  tetapi  pada  ekstrak  media  fermentasi menunjukkan hasil yang berlawanan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami mengucapkan terima kasih kepada Universitas  Brawijaya  yang  memberikan biaya penelitian melalui program World Class University  Grant  berdasarkan  SK  No.  190/ SK/2010.

## DAFTAR PUSTAKA
Aly AH, Debbab A, Proksch P. 2011. Fungal endophytes:  unique  plant  inhabitants with great promises. Applied Microbiology and Biotechnology 90(6):1829-1845
Andana  K,  Sridhar  KR.  2002.  Diversity  of
Tabel 1 Hasil uji antibakteri isolat Penicillium sp. R1M dan P. notatum ATCC 28089 Mikroba Ekstrak bakteri uji zona hambat (mm) Penicillium sp. R1M miselia Staphylococcus aureus ATCC 9144 11,5 ±0,6 Escherichia coli ATCC 8739 10,6 ±0,4 media Staphylococcus aureus ATCC 9144 7,5 ± 0,1 Escherichia coli ATCC 8739 7,1 ± 0,8 P. notatum ATCC 28089 miselia Staphylococcus aureus ATCC 9144 9,3 ±0,9 Escherichia coli ATCC 8739 7,4 ±0,1 media Staphylococcus aureus ATCC 9144 9,3 ± 0,6 Escherichia coli ATCC 8739 7,4 ± 0,4
endophytic fungi in the roots of mangrove species on west coast of India. Canadian Journal  of Microbiology 48:871-878. Bandaranayake  WM.  1998.  Traditional  dan medicinal uses of mangroves. Mangroves and Salt Marshes 2: 133-148 Bugni TS, Ireland CM. 2004. Marine-derived fungi:  a  chemically  dan  biologically diverse group of microorganisms. Natural Product Reports 21:143-63 Firdaus  M,  Prihanto  AA,  Nurdiani  R.  2010. Potensi  jamur  endofit  asal  mangrove sebagai  anti  methicillin  resistant
Staphylococcus  aureus (MRSA)  dan anti  vancomycin  resistant Enterococcus faecium (VREF). Laporan hasil penelitian Hibah  penelitian  dalam  peningkatan publikasi  ilmiah  internasional  program
World  Class  University, Universitas Brawijaya. Malang.
Giguère  S,  Prescott  JF,  Baggot  JD,  Walker
RD,  Dowling  PM.  2006.    Antimicrobial Therapy in Veterinary Medicine, 4th ed. Blackwell Publishing, Ames, Iowa. Nair S, Sasirekha N,  Appunu C, Bharathkumar,
Loganathan,  Rameshkumar  N,  Sridhar
R,  Subathra  G    Prabhavathy  VR.  2000.
Microbial  diversity  in  Mangrove
ecosystem: A Review. Biobytes 3:1-6 Navarre  WW,  Schneewind  O.  1999. Surface proteins  of  gram-positive  bacteria  dan mechanisms of their targeting to the cell wall. Microbiology and Molecular Biology Reviews 63(1):174-229.
Qi  SH,  Xu  EY,  Xiong  HR,  Qian  PY,  Zhang S.  2009.  Antifouling  and  antibacterial compounds  from  a  marine  fungus Cladosporium sp.  F14. World  Journal  of Microbiology and Biotechnology . 25: 399- 406 Raghukumar C . 2008 .  Marine  fungal biotechnology: an ecological perspective. Fungal Diversity 31 : 19-35 Saikkonen  K,  Faeth,  SH,  Heldaner  M,
Sullivan  TJ.  1998.  Fungal  endophytes:
A  continuum  of  interactions  with  host plants. Annual  Review  of  Ecology  and Systematics 29:319-343
Shan CZ, Hui  PJ, Cheng TW, Jin CQ, Cheng LY.
2009.  Biodiversity  and  biotechnological potential  of  mangrove-associated  Fungi.
Journal of Forestry Research 20(1):63-72 Strobel G, Daisy B. 2003. Bioprospecting for microbial  endophytes  dan  their  natural products. Microbiology  and  Molecular
Biology Reviews 67: 491-502