## AKTIVITAS ANTIBAKTERI DARI DESAIN MIKROEMULSI MINYAK ATSIRI KAYU MANIS
Evelyn Djiuardi 1) , Tutun Nugraha 2)
1 Universitas Trilogi, Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Bioindustri
2 Universitas Surya, Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Clean Energy and Climate Change evelyn.djiuardi@trilogi.ac.id

## ABSTRACT
This research focused on the study of the capability of cinnamon essential oil as antibacterial agent,  when  it  is  made  as  a  microemulsion  solution.  The  study  occupied  further  research  on specific  type,  concentration,  and  amount  of  emulsifier  needed to  make  the  cinnamon  essential oil  miscible  in  water  without  causing  destruction  in  its  antibacterial  activity.    Four  different emulsifiers were tested, namely Tween 20, Tween 80, soya lechitin, and carboxymethyl cellulose (CMC) to stabilize the essential oil in water.  The emulsifiers were used at 2% w/w, while the essential oil concentrations were varied at 0.5%, 1%, and 1.5%. In this study, the antibacterial activity of the microemulsion solution of cinnamon essential oil was tested against two types of pathogenic bacteria commonly found in foods, namely Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Among the four types of emulsifiers, which are used, CMC showed the best results as an emulsifier.  The  results  of  this  study  indicated  that  microemulsion  solution  has  antibacterial activity best is a combination between the CMC and the essential oil of cinnamon.
Keywords: microemulsion, antibacterial, cinnamon, essential oil

## PENDAHULUAN
Saat ini masyarakat tampaknya mengalami  tren  "konsumerisme  hijau",  yang menginginkan bahan tambahan makanan yang mengandung sedikit bahan sintetis dan produk dengan  dampak  yang  lebih  kecil  terhadap lingkungan.  Oleh  karena  itu,  pengembangan senyawa  antibakteri  dari  minyak  atsiri menunjukkan  peningkatan  baik  dari  para peneliti  maupun  industri  pangan.  Selain  itu, minyak  atsiri  dikembangkan  untuk  menjadi alternatif  bahan  pengawet  pangan.  Pada umumnya,  masyarakat  menggunakan  minyak atsiri  dari  rempah  –  rempah  hanya  sebagai penyedap  makanan  dan  minuman,  namun sekarang ini banyak penelitian untuk mengembangkan  minyak  atsiri  karena  sudah sejak  lama  diketahui  bahwa  minyak  atsiri memiliki  sifat  antibakteri  dan  antimikroba. (Rasooli 2007)
Meskipun  rempah  –  rempah  dan tanaman  herbal  aromatik  biasanya  digunakan untuk  menguatkan  rasa  masakan,  tetapi rempah  –  rempah  dan  tanaman  herbal aromatik dapat dipergunakan sebagai senyawa
pengawet  makanan  karena  memiliki  aktivitas antibakteri.  ( Prabuseenivasan  et  al.  2006, Rasooli 2007, Santas et al. 2010, Ebrahimi et al.  2013,  Djenane  et  al.  2013).  Pada  saat  ini, konsumen  cenderung  lebih  peduli  terhadap kesehatan,  sehingga  konsumen  menginginkan produk  pangan  yang  mengandung  sedikit  zat pengawet  makanan  sintetik  dan  produk  yang tidak  mencemari  lingkungan.  Maka  dari  itu, senyawa  antibakteri  dari  minyak  atsiri menjadi  topik  yang  cukup  diminati  oleh  para peneliti maupun pelaku industri pangan.
Dalam  proses  pengawetan  makanan, kebutuhan yang paling utama adalah perpanjangan  umur  simpan  dari  produk pangan  agar  proses  pengawetan  dapat ditingkatkan  secara  maksimal.  Melalui  proses pengawetan makanan, jumlah mikroorganisme patogen yang dapat
menyebabkan  kerusakan  produk  pangan ditekan  seminimal  mungkin.  Ada  beberapa sistem  pengawetan  bahan  pangan  yang  dapat dipergunakan untuk menurunkan resiko wabah  keracunan  makanan,  misalnya  proses pemanasan, proses pembekuan dan
penambahan  senyawa  antimikroba  (Rasooli, 2007).  Untuk  memperpanjang  umur  simpan, industri  bahan  pangan  banyak  menggunakan bahan  kimia  sebagai  zat  pengawet  makanan untuk  menurunkan  jumlah  mikroorganisme patogen.  Namun  pada  saat  ini  konsumen memiliki  kepedulian  yang  tinggi  terkait keamanan  bahan  pengawet  makanan    dari  zat kimia.  Industri  bahan  pangan  didorong  untuk mengeksplorasi lebih jauh mengenai penggunaan  bahan  –  bahan  alami  yang terdapat  di  alam  sebagai  zat  pengawet  alami. (Santas  et  al.  2010;  Ebrahimi  et  al.  2013; Djenane  et  al.  2013).  Oleh  karena  itu,  ada peningkatan  penelitian  dalam  eksplorasi senyawa  alternatif  yang  dapat  digunakan secara  efisien  sebagai  bahan  pengawet makanan.  Penggunaan  senyawa  alternatif alami dimaksudkan untuk mengganti sebagian atau bahkan dapat mengganti secara keseluruhan  penggunaan  bahan  tambahan pengawet yang dibuat bahan kimia.
Perbedaan  utama  dari  penelitian  – penelitian  minyak  atsiri  terdahulu  adalah  di dalam  penelitian  ini,  aktivitas  antimikroba dari minyak atsiri kayu manis akan ditingkatkan  dengan  desain  mikroemulsi. Minyak atsiri kayu manis diperunakan sebagai bahan  pengawet  makanan  alternatif.  Minyak atsiri kayu manis memiliki aktivitas antibakteri  yang  tinggi  karena  mengandung senyawa  aktif  eugenol,  cinnamamicaldehyde, dan citral. (Rasooli 2007). Kayu manis adalah bahan pengawet alami dan zat penyedap yang tidak  berbahaya  untuk  dikonsumsi.  Pada penelitian  ini,  minyak  atsiri  kayu  manis dikombinasikan dengan beberapa jenis emulsifier.  Kombinasi  minyak  atsiri  dan emulsifier yang memberikan hasil paling baik dapat  dipergunakan  sebagai  alternatif  bahan pengawet alami makanan.

## METODE

## Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak atsiri kayu manis yang diperoleh dari kulit pohon Cinnamomum burmanii. Minyak  atsiri  diperoleh  dengan menggunakan  teknik  destilasi  uap.  Bakteri patogen yang dipergunakan adalah Staphylococcus  aureus dan Escherichia  coli . Dalam  penelitian  ini,  ada  4  tipe  emulsifier
yang  dipergunakan,  yakni  Soya  Lecithin, Carboxymethyl  Cellulose  (CMC),  Tween  80 dan  Tween  20.  Larutan  mikroemulsi  dibuat menggunakan high shear mixer.

## Metode Pengujian Sifat Antibakteri Dalam Fase Cair dengan Desain Mikroemulsi
Sifat antibakteri dari minyak atsiri kayu manis dalam  fase  cair  diteliti  dengan  menggunakan metode Disc  Diffusion .  Dalam  penelitian  ini, tipe  media  kultur  yang  dipergunakan  Mueller –  Hinton  Agar.  Dalam  setiap  petri  dish, ditempatkan  4  kertas  cakram  di  permukaan Mueller  –  Hinton  Agar.  3  kertas  cakram mengandung  ekstrak  dari  emulsifier  dengan beberapa  konsentrasi  dan  1  kertas  cakram mengandung Dimethylsulfoxide (DMSO) sebagai  kontrol  negatif.  Berdasarkan  literatur Performance  Standards  for  Antimicrobial Susceptibility  Testing (2014),  setelah  16  –  18 jam  inkubasi,  setiap  petri  dish  diamati. Apabila  petri  dish  sudah  diinokulasi,  zona inhibitor  akan  terbentuk  di  sekitar  kertas cakram.  Selanjutnya  diameter  zona  inhibitor diukur dengan menggunakan Vernier Caliper.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Penelitian Pendahuluan
Tujuan  dari  penelitian  pendahuluan adalah  untuk  mencari  metode  terbaik  untuk meningkatkan aktivitas antibakteri dari minyak atsiri kayu manis dengan menggunakan  desain  mikroemulsi.  Penelitian ini  terdiri  dari  tahap  penentuan  formulasi larutan  mikroemulsi,  tahap  mempelajari teknik  transfer  aseptik,  tahap  pemindahan inokulan,  dan  tahap  mempelajari  teknik pengujian  aktivitas  antibakteri.  Sebelum melanjutkan  ke  penelitian  utama,  larutan mikroemulsi  yang  stabil  harus  dibuat.  Secara umum,  untuk  membuat  campuran  yang  stabil dari 2 cairan yang tidak bisa menyatu (minyak dan air) diperlukan zat emulsifier. Penambahan  zat  emulsifier  dan  penggunaan high  shear  mixer akan  membuat  larutan emulsi stabil.
Senyawa  emulsifier  akan  mencegah butiran minyak atau lemak terpisah dari cairan pelarutnya. Schubert et al. (2006)
menyimpulkan  bahwa  emulsi  yang  memiliki ukuran  partikel  yang  sangat  kecil  dan
menggunakan  senyawa  emulsifier  yang  tepat akan menghasilkan larutan emulsi yang stabil. Oleh  karena  itu,  pada  penelitian  ini,  4  jenis emulsifier  yang  berbeda  digunakan  dengan tujuan  untuk  mencari  jenis  emulsifier  yang dapat  menghasilkan  larutan  emulsi  paling stabil  namun  larutan  emulsifier  tersebut  tetap memiliki  stabilitas  fisik  yang  baik.  Setiap jenis  emulsifier  memiliki  sifat  kimia  yang berbeda. Perbedaan sifat yang paling mencolok adalah nilai viskositas yang dimiliki oleh setiap emulsifier. Carboxymethyl Cellulose (CMC)  memiliki  nilai  viskositas yang paling tinggi diantara 4 jenis emulsifier. Meskipun  demikian,  CMC  banyak  digunakan sebagai  emulsifier  karena  bersifat  tidak beracun,  tidak  menyebabkan  alergi  dan  dapat memperbaiki tekstur makanan. Maka dari itu, CMC  diharapkan  dapat  memberikan  hasil yang terbaik di antara 4 jenis emulsifier. Pada proses pembuatan larutan mikroemulsi, senyawa emulsifier memiliki dua fungsi, yaitu melapisi  partikel  minyak  dan  menurunkan tegangan  permukaan  air  sehingga  air  dan minyak bisa bercampur sempurna.
Penelitian  pendahuluan  menghasilkan keputusan  metode  yang  paling  tepat  untuk dipergunakan dalam penelitian utama.
Sedangkan uji aktivitas antibakteri menghasilkan  kesimpulan  sebagai  berikut
:1) Escherichia coli dipilih sebagai perwakilan dari bakteri Gram – negatif dan
Staphylococcus aureus dipilih sebagai perwakilan dari bakteri Gram – positif. Kedua bakteri  ini  dipilih  karena  kedua  jenis  bakteri ini  mewakili  bakteri  patogen  pada  makanan, 2)  DimethylSulfoxide  (DMSO)  dipergunakan sebagai  kontrol  negatif  dan  tidak  memiliki aktivitas  antibakteri,  3)  emulsifier  tidak memiliki  aktivitas  antibakteri,  4)  kertas cakram  6  mm  hanya  dapat  menyerap maksimal  10µL  larutan,  5)  Kertas  cakram harus  digunakan  karena  apabila  larutan mikroemulsi  diteteskan  langsung  ke  atas media,  zona  inhibitor  yang  terbentuk  tidak jelas sehingga tidak dapat diukur diameternya 6)  Proses  inkubasi  selama  48  jam  tidak menimbulkan  perubahan  ukuran  diameter zona inhibitor.

## Penelitian Utama
Penelitian  utama  dalam  penelitian  ini adalah  pengujian  aktivitas  antibakteri  dari desain  mikroemulsi  minyak  atsiri  kayu  manis terhadap dua jenis bakteri, yakni bakteri gram negatif  dan  bakteri  gram  positif.  Menurut Gupta  et  al.  (2008),  media  yang  lain  yang dapat  dipergunakan  dalam  metode disc diffusion adalah  kertas  cakram  dan  turbiditas standar dari inokulum  yang digunakan adalah 10 6 CFU/ml. Dalam setiap cawan Petri dish, 4 kertas  cakram  ditempatkan  di  atas  Mueller  – Hinton  Agar,  3  kertas  cakram  mengandung ekstrak  larutan  emulsi  yang  menggunakan jenis  emulsifier  yang  sama  namun  memiliki konsentrai  minyak  atsiri  yang  berbeda  dan  1 kertas cakram mengandung Dimethylsulfoxide  (DMSO)  sebagai  kontrol negatif.
Penelitian  diulangi  untuk  mengumpul- kan  4  data  yang  diperlukan  untuk  analisis statistik.  Menurut  Lalitha  (2004),  kertas cakram  yang  dipergunakan  harus  diletakan secara  berjauhan  satu  sama  lain.  Jarak minimum antar kertas cakram adalah 24 mm. Berdasarkan  penelitian  dari Performance Standards  for  Antimicrobial  Susceptibility Testing (2014),  setelah  inkubasi  setelah  16 sampai  dengan  18  jam,  setiap  cawan diobservasi.  Apabila  larutan  mikroemulsi tersebut  mengandung  aktivitas  antibakteri, maka akan dihasilkan zona inhibitor di sekitar kertas  cakram.  Hal  ini  membuktikan  bahwa larutan mikroemulsi dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Diameter zona inhibitor yang  menandakan  aktivitas  antibakteri  diukur dengan menggunakan Vernier Caliper. Kemudian  data  yang  diperoleh  dianalisis dengan menggunakan Microsoft Excel 2007. Pada  penelitian  utama  ini,  diperoleh hasil  bahwa  minyak  atsiri  kayu  manis memiliki aktivitas antibakteri. Aktivitas antibakteri dalam fase cair untuk S.Aureus dan E. Coli ditunjukkan pada grafik 1 dan grafik 2 di  bawah  ini.  Pada  penelitian  ini,  aktivitas antibakteri  dari  minyak  atsiri  kayu  manis dimulai  pada  konsentrasi  0.5%  dan  terus meningkat  hingga  konsentrasi  1.5%  dalam 150 mL larutan emulsi.
Gambar 1 . Hasil Aktivitas Antibakteri dalam Fase Cair untuk S.Aureus (10 -5 )
Gambar 2 . Hasil Aktivitas Antibakteri dalam Fase Cair untuk E.Coli (10 -5 )
Dari Gambar 1 dan Gambar 2 di atas, dapat dilihat  bahwa  aktivitas  antibakteri  yang tertinggi ditunjukkan oleh larutan emulsi yang menggunakan  jenis  emulsifier  CMC.  Selain itu  dapat  dilihat  pula  bahwa  DMSO  yang dipergunakan  sebagai  kontrol  negatif  tidak memiliki aktivitas antibakteri. Analisis statistik t –  Test  digunakan  untuk
membandingkan  diameter  zona  inhibitor pertumbuhan E.  Coli dan S.  Aureus pada konsentrasi  10 -5 .  Perbedaan  diameter  zona inhibitor  berbeda  nyata  secara  statistik  (p  < 0.05) yang menunjukkan bahwa minyak atsiri kayu  manis  lebih  efektif  dalam  menghambat pertumbuhan S.Aureus (Gram positif) dibandingkan E.Coli (Gram  negatif).  Hal  ini
0 5 10 15 20 25 Dia m et er Z o na I nhib ito r (cm ) Larutan Emulsi Aktivitas Antibakteri Dalam Fase Cair Untuk S. Aureus (10 -5 )
0 5 10 15 20 25 Dia m et er Z o na I nh ibi to r (cm ) Larutan Emulsi Aktivitas Antibakteri Dalam Fase Cair Untuk E. Coli (10 -5 )
disebabkan  karena  adanya  dinding  sel  ganda yang  dimiliki  oleh  bakteri  gram  negatif. (Raven et al. 2001; Chatterjee 2012). Dinding sel  ganda  ini  mencegah  difusi  senyawa hidrofobik  seperti  minyak  atsiri  kayu  manis melalui lapisan lipopolisakarida. Hidrofobisitas  dari  minyak  atsiri  dapat memecah  lipid  pada  membran  sel  bakteri, merusak struktur membran sehingga menyebabkan  kebocoran  membran  sel  dan pada  akhirnya  menyebabkan  sel  bakteri  mati (Burt  2004).  Bakteri  gram  positif,  yakni Staphylococcus Aureus tidak memiliki membran  luar  sel,  sehingga  lebih  sensitif terhadap  aktivitas  antibakteri  dari  minyak atsiri.
Selain karena bakteri E.Coli memiliki dinding  sel  ganda,  sifat  dari  bakteri E.Coli yang  tahan  terhadap  asam  juga  membuat bakteri tersebut lebih  tahan  terhadap aktivitas antibakteri di dalam minyak atsiri kayu manis. Pada  minyak  atsiri  kayu  manis  terdapat senyawa  aktif  yang  memiliki  aktivitas antibakteri  yakni  eugenol.  Menurut  Burt (2004),  mekanisme  aksi  dari  senyawa  fenolik seperti  eugenol  adalah  mengganggu  fungsi membran  sitoplasma,  transpor  aktif,  aliran elektron  di  dalam  sel,  dan pembekuan  isi  sel. Eugenol  merupakan  senyawa  asam  dan bakteri Eschericia  coli merupakan  bakteri yang  tahan  terhadap  asam  (Stincone  et  al. 2011). Menurut Madigan (2006) dan Stincone et  al.  (2011), E.Coli merupakah  salah  satu contoh  dari  bakteri  enterik.  Untuk  berkoloni dan  menyebabkan  penyakit,  bakteri  enterik harus  menghadapi  tantangan  dari  lingkungan yang termasuk asam yang tinggi yang terdapat di  dalam  perut  dan  usus  manusia.  Maka  dari itu,  dalam  penelitian  ini  bakteri E.Coli lebih tahan  terhadap  aktivitas  antibakteri  minyak atsiri  kayu  manis  karena  bakteri E.Coli dapat bertahan terhadap aktivitas eugenol.
Dari  keempat  jenis  emulsifier  yang dipergunakan,  kombinasi  antara  CMC  dan minyak  atsiri  kayu  manis  menghasilkan  hasil yang  terbaik  dalam  menghambat  aktivitas bakteri,  baik  bakteri  gram  positif  maupun bakteri  gram  negatif.  Hal  ini  disebabkan karena kemampuan dari CMC untuk bertindak sebagai  lapisan  pelindung  dari  minyak  atsiri kayu manis dan membentuk larutan mikroemulsi yang stabil dan baik sehingga air dan  minyak  atsiri kayu manis  dapat
bercampur  dengan  sempurna  (Hayati  et  al. 2009),  sehingga  setelah  melalui  proses pencampuran  dengan  menggunakan high  – shear  mixer ,  larutan  mikroemulsi  minyak atsiri kayu manis yang dicampur dengan CMC tidak  rusak  meskipun  telah  terpapar  panas akibat  pencampuran  dengan  kecepatan  yang tinggi.  Hal  ini  disebabkan  karena  partikel minyak  atsiri  kayu  manis  terlindungi  dengan baik oleh CMC.

## KESIMPULAN
Ekstrak  dari  batang  kayu  manis (Cinnamomum  burmanii) diketahui  memiliki sifat  antibakteri.  Berdasarkan  hasil  GCMS, minyak  atsiri  kayu  manis  yang  dipergunakan pada  penelitian  ini  mengandung  eugenol  dan cinnamaldehyde.  Kedua  senyawa  tersebut memilki  sifat  antibakteri  yang  kuat.  Minyak atsiri  kayu  manis  menunjukan  aktivitas penghambatan pertumbuhan yang lebih efektif pada Staphylococcus  aureus (Gram-positif) dibandingkan terhadap Escherichia coli (Gram-negatif).
Pada  penelitian  ini,  digunakan  4  jenis emulsifier  yang  berbeda,  yaitu  Tween  20, Tween  80,  Lesitin  dan  Carboxymethyl Cellulose  (CMC).  Konsentrasi  emulsifier yang  dipergunakan  adalah  2%  sedangkan konsentrasi  minyak  atsiri  kayu  manis  yang digunakan  bervariasi  antara  0.5%,  1%,  dan 1.5%.  Di  antara  keempat  jenis  emulsifier tersebut, CMC menunjukan hasil yang terbaik sebagai  emulsifier  karena  CMC  memiliki kemampuan  untuk  bertindak  sebagai  lapisan pelindung  dari  minyak  atsiri  kayu  manis  dan membentuk  larutan  mikroemulsi  yang  stabil dan  baik  sehingga  air  dan  minyak  atsiri  kayu manis  dapat  bercampur  dengan  sempurna. Larutan  mikroemulsi  dapat  menghambat pertumbuhan bakteri patogen karena didorong untuk  bersatu  dengan  organisme  yang mengandung  lipid.  Persatuan  ini  diperkuat dengan  adanya  daya  interaksi  elektrostatik antara  muatan  kation  dari  emulsi  dan  muatan anion  dari  bakteri  patogen.  Pada  saat  jumlah partikel  mikroemulsi  yang  bersatu  dengan patogen  sudah  cukup  banyak,  partikel mikroemulsi  akan  melepaskan  energi  dan bahan  aktif  antibakteri  yang  ada  di  dalam partikel  sehingga  membuat  membran  lipid tidak stabil dan pada akhirnya mengakibatkan sel lisis dan kematian sel.

## DAFTAR PUSTAKA
Burt,  Sarah.,  2004.  Essential  oils  :  Their antibacterial  properties  and  potential applications  in  food  –  a  review. International Journal of Food Microbiology . Volume 4 : 223 – 253.
Chatterjee,  S.N.,  K.  Chaudhuri.  2012. Outer Membrane  Vesicles  of  Bacteria .  New
York : Springer Djenane D., J. Yangüela, P. Roncales, M.
Aider. 2013. Use of Essential Oils as Natural Food Preservatives : Effect on the Growth of Salmonella enteritidis in Liquid Whole Eggs Stored Under Abuse Refrigerated Conditions. Journal of Food Research . Volume 2 : 65 – 78.
Ebrahimi M. dan K.K. Darani. 2013. Essential
Oil  as  natural  food  preservatives  : Antimicrobial and antioxidant applications. Transworld Research Network. Kerala. Gupta,  C.,  A.P.  Garg,  R.C.  Uniyal,  &  A. Kumari. 2008. Comparative Analysis of the Antimicrobial Activity of Cinnamon
Oil  and  Cinnamon  Extract  on  Some Food  –  Borne  Microbes, African Journal  of  Microbiology  Research .
Volume 2 : 247 – 251. Lalitha, M.K. 2004. Manual on Antimicrobial Susceptibility Testing, www.ijmm.org/documents/antimicrobia l.doc [18 April 2016] Michigan Nanotechnology Institute for Medicine  and  Biological  Sciences, 2010,  Antimicrobial  Nanoemulsions. http://nano.med.umich.edu/platforms/A ntimicrobial-Nanoemulsion.html. [13 Maret 2016]. Mohanka  R.,  dan  Priyanka.  2014.  Plant Extract  As  Natural  Food  Preservative Against Spoilage Fungi From Processed  Food, International  Journal of  Current  Microbiology  and  Applied
Science , Volume 3 : 91 – 98.
Prabuseenivasan,  S.,  Jayakumar,  M.,  & Ignacimuthu,  S.  (2006).  In  vitro antibacterial  activity  of  some  plant essential  oils. BMC  Complementary and  Alternative  Medicine , Volume 6 : 39.
Rasooli,  Iraj.  2007.  Food  Preservation  –  A
Biopreservative Approach, Food , Volume 1, Issue 2 : 111 – 136.
Raven  P.,  G.  Johnson,  S.  Singer,  J.  Losos, W.C.  Ober,  &  C.  Garrison.    2001. Biology. New York : Mc Graw Hill.
Santas J., M.P. Almajano, R. Carbo. 2010.
Antimicrobial and antioxidant activity of crude onion ( Allium cepa , L.) extracts. International Journal of Food Science & Technology. Volume 45, Issue 2 : 403–409.
Stincone,  A.,  Daudi,  N.,  Rahman,  A.  S., Antczak,  P.,  Henderson,  I.,  Cole,  J., Johnson,  D.M.,  Lund,  P.,  Falciani,  F. 2011.  A  systems  biology  approach sheds  new  light  on Escherichia  coli acid resistance. Nucleic Acids Research . Volume 39 (17): 7512–7528