ABSTRACT - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/ellyza.herda/publication/haki... · and increased the degree of apatite crystallinity of tooth enamel, as well as ... berhubungan

Narne

ABSTRACT

: Rina PermatasariStudy Program : Doctoral in Dental ScienceTitle : A Biomimetic Study of Alkaloids Potential of Central

Sulawesi Cacao Beans As An Alternative of ToothEnamel Reminerali zation Agents

Dental caries is still a major dental health problem in Indonesia, and preventivemeasures needs to be done to resolve it. The enamel is the outermost layer of teethin which play a role in resistance to the cause of dental caries. Central Sulawesicacao beans are natural materials feafured Indonesian plantation crops, containsthe alkaloid compounds that could potentially increase the resistance of the host(the enamel). The research was a biomimetic study laboratory experiment in vitro,which covered identification of the characteristics of cacao beans's alkaloidcompounds of clones Sulawesi-1 (Sl) and Sulawesi-2 (S2) from Central Sulawesi,to obtain biomimetics prototype, to test the efficacy of the alkaloid formula totooth enamel i.e. enamel microhardhess, surface and apatite crystal characteristicstest, and also enamel surface characteristics test after demineralization andremineralization process of tooth enamel. The results of this research showed thatthe cacao beans's alkaloid compounds of clones Sl and 52 from Central Sulawesicontains Theobromine (T), Theophylline (TF) and Caffeine (K), with compositionT : TF : K: 6: 1: I for Sl and T : TF : K:4: 1: 1 for 52. The 51 biomimicalkaloid formula was more significant in increasing tooth enamel microhardnessthan 52. S 1 biomimic alkaloid formula affected the characteristics of the surfaceand increased the degree of apatite crystallinity of tooth enamel, as well asefficacious against the remineralization of tooth enamel. Thus Central Sulawesicacao beans alkaloid in the form of biomimic formula, have potential as analternative remineralization agents of tootl-r enamel.

Keywords: alkaloids, cacao beans, remineralization agents, tooth enamel.

Universitas Indonesia

RINGKASAN

Lztar Belakang

Di beberapanegara, penyakit gigi dan mulut merupakan penyakit ke empat

yang paling mahal biaya perawatannya.l Hasil studi morbiditas Survei Kesehatan

Tumah Tangga (SKRT), Surkemas tahun 2004 menyatakan bahwa karies dan

penyakit periodontal menempati urutan pertama dari l0 besar penyakit yang

paling sering dikeluhkan masyarakat Indonesia (45,680A).2 Menurut hasil Riset

Kesehatan Dasar (Riskesdas) 2013, terjadi peningkatan prevalensi karies gigi pada

penduduk lndonesia dibandingkan tahun 2007 lalu, yaitu dari 43,4 o (2007)

menjadi 53,2o (20I3).3

Faklor-faktor penting yang berperan dalam patogenesis karies gigi adalah

virulensi mikroba, ketersediaan karbohidrat, kuantitas dan kualitas saliva, waktu

serta ketahanan jaringan gigi terhadap asam. Email merupakan lapisan terluar dari

mahkota gigi yang berperan dalam ketahanan jaringan gigi terhadap asam.o Pada

proses terjadinya karies, kekerasan lapisan terluar email merupakan faktor

penting, karena merupakan lapisan gigi yang berada pada lingkungan rongga

mulut, dan tempat terjadinya proses demineralisasi. Email merupakan satu-

satunya jaringan gigi yang tidak memiliki kemampuan untuk tumbuh atau

memperbaiki diri sendiri setelah terbentuk, sehingga pencegahan terjadinya

demineralisasi menjadi sangat penting.s

Tindakan pencegahan dapat menjadi altematif yang lebih baik dan murah

dibandingkan tindakan rehabilitatif dalam mengatasi permasalahan karies gigi.

Menurut Center of Disease Control (CDC), fluor masih menjadi bahan utama

dalam pencegahan karies gigi di Amerika Serikat, namun keamanan dan kejadian

fluorosis yang ditimbulkan masih diperdebatkan.6 Akumulasi asupan fluor secara

sistemik yang sulit diukur dan penggunaan fluor secara topikal dengan dosis yang

tidak tepat, dikhawatirkan dapat meningkatkan risiko fluorosis. Dengan demikian,

masih diperlukan pencarian agen remineralisasi alternatif yang efektif dalam

mencegah karies namun relatif lebih aman.

Indonesia nnerupakan negara yang kaya akan keanekaragaman hayati

terbesar kedua di dunia, juga penghasil biji kakao terbesar ke tiga di dunia. Biji

kakao merupakan hasil perkebunan komoditas ekspor Indonesia yang

Universitas lndonesia

mendatangkan devisa negara terbesar ketiga setelah biji kopi dan kelapa sawit.'

Provinsi Sulawesi Tengah merupakan salah satu penghasil kakao terbesar di

Indonesia dalam sepuluh tahun terakhir.s Pulau Sulawesi saat ini memiliki klon

kakao unggul lokal yakni Sulawesi-l (SllKW162) dan Sulawesi-2 (S2lKWl63).

Kedua jenis klon ini telah menunjukkan adaptasi yang baik pada kondisi

agroklimat Sulawesi, dan saat ini semakin banyak dimanfaatkan di daerah-daerah

sentra produksi kakao di Sulawesi.e

Jenis kakao, tingkat kematangan biji dan cara pengolahan biji kakao

seperti fermentasi, pengeringan, pemanggangan dan alkalisasi dapat

mempengaruhi kandungan senyawa kimia dalam biji kakao.l0-ra Kualitas biji

kakao juga tergantung pada dua senyawa kimia penting hasil metabolit sekunder

yang terkandung di dalamnya, yaitu flavonoid berupa polifenol dan alkaloid.ts

Salah satu senyawa alkaloid yang terdapat dalam biji kakao yaitu teobromin, telah

dilaporkan dapat meningkatkan kekerasan email gigi, sehingga dapat mencegah

perusakan email oleh asam yang dapat menyebabkan karies gid.tu-to

Sadeghpour dkk. membuktikan teobromin, alkaloid yang terkandung

dalam cokelat bubuk temyata menniliki efek antikariogenik yang lebih baik

dibanding fluor dalam hal rnengurangi kelarutan email setelah paparan asam

fosfat.l6 Penelitian Kargul dkk. menyatakan bahwa kekerasan email gigi

berhubungan ciengan terjadinya pertukaran mineral pada lapisan permukaan email

dan teobromin 200 mg/L memiliki efek positif terhadap remineralisasi email.rT

Hasil tersebut didukung oleh penelitian Grace yang menyatakan bahwa teobromin

merupakan bahan pencegah karies gigi yang potensial, karena mampu

meningkatkan kekerasan email gigi.tt Kargul dkk. pada tahun 2012 kembali

melaporkan bahwa teobromin dapat memproteksi permukaan email gigi terhadap

proses demineraliasi.le Kargul dkk. pada tahun yang sama juga melaporkan bahwa

secara in vitro, efektivitas teobromin pada kekerasan email dan proses

remineralisasi sama dengan Acidulated Phosphate Fluoride @Pn gel serta krim

C a se i n P ho sphopepti de St ab ilize d Amorphous C al c ium P ho sphat e (C P P -AC n.20

Indonesia memiliki berbagai macam tanaman obat yang memiliki

kandungan senyawa alkaloid berkhasiat, termasuk yang terkandung dalam dua

jenis klon biji kakao asal Sulawesi Tengah, yaitu klon 51 dan 52. Kedua jenis


klon kakao tersebut belum pernah diteliti tentang karakteristik alkaloidnya serta

khasiatnya terhadap email gigi, untuk menjadikan sebagai tanaman obat terstandar

yang dapat digunakan untuk mengatasi masalah kesehatan gigi khususnya dalam

hal pencegahan karies gigi.

Telah dilakukdn studi pendahuluan untuk memperoleh ekstrak alkaloid biji

kakao klon Sl dan 52. Hasil studi menunjukkan bahwa dibutuhkan sampel biji

kakao dalam jumlah besar dan waktu yang cukup lama untuk mendapatkan

ekstrak alkaloid yang diinginkan, sehingga akhirnya pada penelitian ini dipilih

studi biomimetika untuk mensatasi kendala tersebut.

Perumusan Masalah

Karies gigi masih menjadi masalah kesehatan gigi di Indonesia, sehingga

pencegahan menjadi penting. Email merupakan lapisan terluar dari gigi dan

berfungsi untuk melindungi mahkota gigi dari kerusakan, dan merupakan bagian

gigi yang berperan penting dalam ketahanan jaringan gigi terhadap penyebab

timbulnya karies. Fluor dilaporkan efektif mencegah karies gigi, namun sampai

saat ini masih dilaporkan kejadian fluorosis yang berhubungan dengan dosis fluor.

Oleh karena itu, masih diperlukan pengembangan bahan alternatif pencegah karies

yang berkhasiat menguatkan email gigi dan relatif aman. Sulawesi tengah

merupakan salah satu daerah penghasil biji kakao di Indonesia. Kandungan zat

berkhasiat dalam metabolit sekunder biji kakao yaitu alkaloid, khususnya

teobromin, telah dilaporkan dapat mencegah terjadinya karies berdasarkan

efeknya terhadap ketahanan jaringan pejamu atau host. Sepanjang penelusuran

literatur, belum ada penelitian tentang potensi alkaloid biji kakao Indonesia asal

Sulawesi Tengah, sebagai tanaman obat berkhasiat untuk mencegah karies dengan

target pejamu atau host yaitu ketahanan jaringan email gigi.

Pertanyaan Umum

Apakah alkaloid biji kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi

Tengah memiliki potensi sebagai agen remineralisasi email gigi?


Pertanyaan Khusus

1. Bagaimana karakteristik senyawaan yang terkandung dalam alkaloid biji

kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah?

2. Alkaloid btji kakao asal Sulawesi Tengah mana yang terbaik dalam

meningkatkan kekerdsan mikro petmukaan email gigi?

3. Apakah alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik dapat mempengaruhi

karakteristik permukaan email gigi?

4. Apakah alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik dapat mempengaruhi

kristal apatit email gigi?

5. Apakah alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik berkhasiat terhadap

remineralisasi email gigi?

Tujuan Umum

Mengetahui karakteristik senyawaan yang terkandung dalam alkaloid biji

kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah serta pengaruhnya

terhadap email gigi melalui pendekatan biomimetika.

Tujuan Khusus

L Mengetahui karakteristik senyawaan yang terkandung dalam alkaloid biji

kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah.

2. Menetapkan alkaloid btji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik dalam

meningkatkan kekerasan mikro permukaan email gigi.

3. Mengetahui pengaruh alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik

terhadap karakteristik permukaan email gigi.

4. Mengetahui pengaruh alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik

terhadap kristal apatit email gigi.

5. Mengetahui khasiat alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik terhadap

remineralisasi email gigi.

Manfaat Penelitian

1. Memperkaya khasanah penelitian kedokteran gigi berupa penelusuran

senyawa metabolit sekunder khususnya alkaloid yang terkandung dalam biji

Univercitas lndonesia

2.

3.

4.

kakao asal Sulawesi Tengah sebagai upaya mencari bahan alternatif

pencegahan karies gigi, melalui pendekatan biomimetika

Memperoleh informasi mengenai khasiat alkaloid biji kakao asal Sulawesi

Tengah terbaik pada email gigi sebagai usaha untuk mencegah karies gigi

ditinjau dari sisi host atau pejamu.

Sebagai bagian pengembangan penelitian lintas disiplin ilmu terutama ilmu

biologi, kimia, dan ilmu material, untuk penelitian secara in vivo serta

memperoleh landasan ilmiah penggunaan tanaman obat untuk mengatasi

masalah kesehatan gigi khususnya karies.

Menunjang program pemerintah dalam pengembangan dan pemanfaatan

tanaman obat yang berkhasiat untuk mengatasi masalah kesehatan terutama

kesehatan gigi.

5. Memberikan ilengetahuan kepada masyarakat tentang kegunaan zat yang

terkandung di dalam cokelat pada kesehatan gigi.

Orisinalitas Penelitian

1. Penelitian ini merupakan penelitian pertama tentang identifikasi karakteristik

dan khasiat senyawaan yang terkandung dalam alkaloid biji kakao klon

Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah melalui pendekatan

biomimetika. Diharapkan penelitian ini dapat memberi perspektif tentang

potensi dari biji kakao, sebagai tanaman obat berkhasiat khususnya sebagai

bahan alternatif pencegah karies gigi.

2. Dapat ditetapkannya karakteristik senyawaan yang terkandung dalam

alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah, sebagai parameter analisis dan

masukan standarisasi bila kelak diaplikasikan dalam ilmu kedokteran gigi

sebagai bahan pencegah karies gigi.

3. Dapat ditetapkannya khasiat senyawaan yang terkandung dalam alkaloid biji

kakao terhadap email gigi, sebagai upaya untuk memperoleh landasan ilmiah

dari penggunaan alkaloid biji kakao Indonesia untuk penelitian secara in vivo

dan uji klinik.


Kerangka Teori

Kerangka teori pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar l. Kerangka Teori


Kerangka Konsep I

Kerangka konsep penelitian tahap satu merupakan identifikasi

senyawaan alkaloid biji kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2

tengah (Prototype Biomimetika), dapat dilihat pada gambar2.

karakteristik

asal sulawesi

Gambar 2. Kerangka Konsep 1

Kerangka Konsep 2

Kerangka konsep'penelitian tahap dua morupakan ana{isis khasiat alkaloid

terhadap kekerasan mikro, karakteristik permukaan, dan kristal apatit email gigi,

dapat dilihatpada gambar 3.

-


Kerargka Konsep 3

Kerangka konsep penelitian tahap tiga merupakan analisis khasiat formula

alkaloid biomimik terbaik terhadap karakteristik permukaan ernail setelah uji

demineralisasi dan remineralisasi email, dap#t dilihat pa& gwmhr4.

erfl:*


Universitas lndoneeia

Hipotesis Mayor:

Alkaloid biji kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah

berpotensi sebagai agen remineralisasi email gigi.

Hipotesis Minor:

1. Karakteristik senyawaan dalam alkaloid biji kakao klon Sulawesi-l dan

Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah dapat diidentifikasi.

2. Alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik dalam meningkatkan

kekerasan mikro permukaan email gigi dapat ditetapkan.

3. Alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik dapat'mempengaruhi

karakteristik permukaan email gigi.

4. Alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik dapat mempengaruhi kristal

apatit email gigi.

5. Alkaloid btji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik berkhasiat terhadap

remineralisasi email gigi.

Metode Penelitian

Penelitian ini merupakan rancangan eksperimental laboratorik yang terdiri

dari: Isolasi dan identifikasi karakteristik kandungan alkaloid (prototype

biomimetika) serta membuat formula alkaloid biomimik dari dua jenis klon biji

kakao asal Sulawesi Tengah; Uji khasiat alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah

teridentifikasi terhadap kekerasan mikro, karakteristik permukaan, kristal apatit

dan karakteristik permukaan email setelah proses demineralisasi dan

remineralisasi email.

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di antara bulan September 2013 hingga Februari

2016. Sampel biji kakao klon Sulawesi-l dan Sulawesi-2 asal Sulawesi Tengah

diambil di Kebun Percobaan Sidondo, Palu, Sulawesi Tengah. Isolasi dan

identifikasi alkaloid dilakukan di Laboratorium Terpadu, Institut Pertanian Bogor.

Uji khasiat alkaloid terhadap email gigi dilakukan di Laboratorium Departemen

Metalurgi dan Material, Fakultas Teknih Universitas Indonesia dan Puslitbang

Keteknikan Kehutanan dan Pengelolaan Hasil Hutan, Bogor.


Prosedur Penelitian

Prosedur penelitian dapat terlihat di bagan alir penelitian pada gam'bar 5.

l---^, FoLAsI DA_trir..}. TDENTIFIKASI

UJI KIIASIAT('LI l

Gambar 5. Bagan Alir Penelitian

l l

- - - - -u.-- r r r r r r

- - \ \ - \

-


10

Pengolahan Data

Analisis data pada penelitian ini dilakukan melalui uii One-way ANOVA

dan uji Post Hoc menggunakan Tukey ,FISD untuk membandingkan data hasil uji

kekerasan email dari sepuluh kelompok percobaan, dengan batas kemaknaan

sebesar 5yo (p<0,A5). Penghitungan data statistik dilakukan dengan bantuan

sofrware SP,S,S 17.0.

Etika Penelitian

Penelitian ini telah dinyatakan lolos uji etik oleh Komisi'Etik Penelitian

Fakultas Kedokteran Gigi Universitas lndonesia berdasarkan Surat Keterangan

lolos etik Nomor : 99 I Ethi cal Cle arance /FKGUIDW2O 1 3.

Hasil Penelitian dan Pembahasan

Isolasi dan Identifikasi Alkaloid Biji Kakao Klon Sl dan 32 asal Sulawesi

Tengah

Terdapat beberapa perbedaan ciri fisik antara bubuk biji kakao kering klon

S1 dengan 52 yang akan diidentifikasi kandungan alkaoidnya. Dalam hal warna,

bubuk biji kakao kering klon Sl memiliki warna cokelat yang lebih terang

dibanding 52. Namun tidak ada perbedaan bau dan rasa bubuk biji kakao klon Sl

dengan 52, keduanya berbau cokelat dan terasa pahit. Sementara itu tidak terdapat

perbedaan organoleptik dalam hal warna, bau dan rasa antara isolat alkaloid hasil

isolasi bubuk biji kakao klon 51 dengan 52. Keduanya bening tidak berwarna,

tidak berbau, dan terasa pahit. Isolat alkaloid biji kakao memiliki rasa pahit yang

sama dengan bubuk biji kakao, sehingga dapat disimpulkan bahwa rasa pahit pada

biji kakao dihasilkan dari komponen alkaloid yang terkandung di dalamnya.

Hasil identifikasi komponen dalam isolat alkaloid secara kuantatif

menggunakan HPLC, dapat dilihat pada tabel 1. Nilai konsentrasi sampel, dalam

o/o, merupakan o/o blb (berctlberat) kandungan terhadap sampel awal. Hasil

identifikasi secara kuantatif dari tiga kali pengulangan, menunjukkan konsentrasi

(%blb) alami alkaloid Teobromin (T), Teofilin (TF) dan Kafein (K) biji kakao S1

: T : TF : K adalah 1,35 : 0,24 : 0,26 dandi dalam biji kakao 52 = T : TF : K

adalah l,l7 : A37 : A,27. Dengan demikian, hipotesis minor pertama yang


11

menyatakan karakteristik senyawaan dalam alkaloid biji kakao klon Sl dan 52

asal Sulawesi Tengah dapat diidentifikasi diterima. Selanjutnya. untuk

menyederhanakan perbandingan dan dalam rangka pembuatan formula alkaloid

biomimik, maka perbandingan kadar alkaloid biomimik biji kakao 51 adalah T :

TF : K=6 : 1 : 1, dan'bi j ikakao 52adalah T : TF : K:4 : I : 1.

Tabel 1. Kadar Alkaloid dalam Isolat'Alkaloid Biji Kakao Sl dan 52 denganHPLC dalam Satuan o/obh

Konsentrasi Sampel (o/o b/b)Sampel

KTF

Sl ulangan I51 ulangan 2Sl ulangan 3

Rerata

52 ulangan 152 ulangan 252 ulangan 3

Rerata

1,30l,4a1,361035

1,257,141,12l,l7

0,230,244,240,24

4360,370,360,37

0,250,260,260,26

0,240,290,27Ar27

Hasil identifikasi menunjukkan bahwa konsentrasi teobromin empat dan

enam kali lebih besar dari konsentrasi kafein. Konsentrasi ini sedikit lebih rendah

dibanding konsentrasi teobromin dalam biji kakao rata-rata yaitu sekitar sepuluh

kali lebih besar dari konsentrasi kafein.r0 Biji kakao klon 51 ternyata memiliki

kadar teobromin yang sedikit lebih tinggi dibanding biji kakao klon 52. Dalam

perbandingan, konsentrasi teobromin biji kakao klon Sl adalah enam, jumlah ini

lebih banyak dibandingkan yang terdapat pada biji kakao klon 52 yaitu sebesar

empat. Kaspar menyatakan bahwa konsentrasi kandungan alkaloid dan polifenol

di dalam biji kakao dapat dipengaruhi oleh jenis, cara fermentasi, dan tingkat

kematangan biji.to Asal bahan tanam kedua klon ini berbeda, walaupun klon

kakao 51 dan 52 ditanam pada tanah dan iklim yang sama, namun, Sl memiliki

sifat mirip klon PBC 123, sedangkan 52 mirip klon BR 25.e

Identifikasi alkaloid dalam biji kakao klon Sl dan 32 asal Sulawesi

Tengah diikuti dengan pembuatan prototype dari kandungan alami alkaloid biji

kakao klon 51 dan 52. Pembuatan formula alkaloid biomimik pada akhirnya


12

dilakukan sebagai solusi dari adanya kendala dalam mendapatkan senyawaan

alkaloid melalui proses ekstraksi. Dibutuhkan sejumlah besar sampel biji kakao

untuk mendapatkan sejumlah kecil senyawaan alkaloid, dalam waktu yang cukup

lama. Hal ini yang mendasari dipilihnya studi biomimetika untuk mengetahui

potensi alkaloid dalam penelitian ini. Biomimetika yang berasal dari kata bio dan

mimetika, secara harfiah dapat diartikan sebagai meniru alam atau kehidupan.

Alam telah menginspirasi manusia dalam inenciptakan berbagai bahan, struktur,

peralatan, mekanisme, proses, metode, sistem, dan banyak hal bermanfaat

lainnya.2l Studi biomimetika merupakan solusi cost ffictive' dafi masalah-

masalah yang terkait dengan kesehatan manusia dan berpotensi besar untuk

menginspirasi kemajuan teknologi kedokteran di masa mendatang, termasuk juga

kedokteran gigi.

Khasiat Alkaloid Biji Kakao terhadap Kekerasan Email Gigi

Hasil analisis deskriptif dari data hasil uji kekerasan pada sampel

permukaan email menggunakan alat Yickers (Shimadzu HMV2, Japan), dapat

dilihat pada tabel 2, 3, dan 4. Hasil pengujian dinyatakan dalam safinn YHN.

Hasil analisis statistik dengan uji one-wqy ANOVA, menunjukkan terdapat

perbedaan bermakna di antara kelompok percobaan (p:0,000; p<0,05).

Pada tabel 2 dapat dilihat hasil uji kekerasan sampel permukaan email

yang direndam selama satu jam dalam larutan teobromin dengan variasi

konsentrasi sebesar A,loA, A,05yo dan 0,01%, untuk mendapatkan konsentrasi

optimal.

Tabel 2. Rerata Nilai Kekerasan Email Variasi Konsentrasi Larutan denganWaktu Perendaman Selama Satu Jam

SampelMean + SDn gHtg Min-Max p

T -A'1"/oT - 0,05%

T - 0,01%

3 54rJ3 * 31,0053 431,00 * 12,1243 401"33 * 11.240

5tt-s72 0,0004r7-438389411


13

Hasil uji statistik menunjukkan terdapat perbedaan bermakna diantara

kelompok percobaan (p=0,000). Kelompok yang direndam dalam larutan.dengan

konsentrasi 0,17o memiliki nilai kekerasan email tertinggi yaitu 541 VHN,

sehingga dari hasil tersebut ditentukan konsentrasi optimal adalah 0,1yo.

Pada tabel 3 dapat'dilihat hasil uji kekerasan sampel permukaan email yang

direndam dalam larutan teobromin dengan konsentrasi 0,lyo (konsentrasi

optimal), dengan variasi waktu peredainan selama satu jam, 30 menit, dan 15

menit, untuk mendapatkan waltu perendaman optimal.

Tabel 3. Rerata Nilai Kekerasan Email Variasi Waktu Perendaman densanKonsentrasi Larutan Sebesar 0,1%

Sampel Mean * SDn vHNt

Min-Max p

T-l jamT - 30 menitT - 15 menit

541,33 * 3n005435,00 + 28,618

431,00 *24,249

3IJ

J

518-572417-468

405453

0,000


kelompok percobaan (p--0,000). Kelompok yang direndam selama satu jam

memiliki nilai kekerasan email tertinggi yaitu 541 VHN, sehingga dari hasil

tersebut ditentukan waktu perendaman optimal adalah selama satu jam.

Pada tabel 4 dapat dilihat hasil uji kekerasan sampel permukaan email

yang direndam dalam beberapa formula alkaloid, di antaranya larutan Kontrol '

(Buffer), teobromin, kafein, teofilin tunggal, serta formula alkaloid biomimik S1

(T : TF : K:6 : 1 : 1) dan 52 (T : TF : K :4 : I : l), dengankonsentrasi optimal

A,IYo dan waktu perendaman optimal selama satu jam, untuk mendapatkan

formula alkaloid terbaik.


kelompok percobaan (F0,000). Kelompok yang direndam dalam formula

alkaloid teobromin tunggal memiliki nilai kekerasan email tertinggi yaitu 541

YIIN, sedangkan kelompok yang direndam dalam larutan buffer (kelompok

kontrol) memiliki nilai kekerasan email terendah yaitu 370 YHN. Dua kelompok


14

formula alkaloid biomimik, yaitu kelompok S1 memiliki nilai kekerasan yang

lebih tinggi sebesar 434 VflN,dibanding 52 sebesar 369 YHN'

Tabel 4. RerataNilai Kekerasan Email Variasi Formula Alkaloid dengan

Konsentrasi Optimal Sebesar O,lyo, Waktu' Perendaman

Optimal Selama Satu Jam

Sampel nffisan * SD

(vHN)Min-Max P

Kontrol - l jam

T-0, lYa- l jam

K-O,lYo - l jam

TF-0,1%-l jam

Sl- l jam

52-l jam

370,33 *.8,622

541J3 r 31,005

388,00 *.22,716

350,33 *23,116

434,67 + 18,475

390.33 * 18.475

33nJ

aJ

3J

361-378510-572 .

372-4r4

336-377

424-456369-401

0,000

Konsentrasi dan waktu perendaman' sama besar pengaruhnya terhadap

perbedaan nilai YIIN. Nilai kekerasan email dari teobromin tunggal 0,1o/o pada

kelompok T - o,lyo - I jam sebesar 547 VIIN dan 0,0504 pada kelompok T -

0,A5Vo - 1 jam sebesar 431 YIIN, lebih tinggi secara bermakna dibanding

kelompok kontrol sebesar 370 VHN (p:0,000) dan (p:0,052). Nilai kekerasan

email teobromin 0,01% pada kelompok T - 0,01yo - I jam sebesar 401 VHN tidak

berbeda bermakna dengan kelompok kontrol sebesar 370 YHN Qt:0,728) (Tabel

2). Kadar teobromin 0,01yo tampaknya kurang berpengaruh terhadap kekerasan

email gigi. Temuan ini sejalan dengan hasil penelitan sebelumnya yang

menyatakan bahwa konsentrasi teobromin 0,0loh kurang memberikan efek positif

terhadap permukaan email gigi."''* Kadar teobromin 0'lolo dengan waktu

perendaman 1 jam, 30 menit, dan 15 menit memberikan nilai kekerasan yang

berbeda bermakna dengan kelompok kontrnl (Tabel 3). Konsentrasi optimal

teobromin sebesar 0,1% (1000 mglL) dan waktu perendaman optimal selama I

jam (p:0,000), selanjutnya digunakan untuk menetapkan formula alkaloid

biomimik terbaik dalam meningkatkan kekerasan email gigi'

uii \EM-EDX danxKD dilakukan pada sampel dari kelompok T 'a,lyo -

1 jam (nilai VHN'tertinggi dari seluruh kelompok percobaan)' 51 - I jam (nilai

VHN formula alkaloid biomimik tertinggi), dan Kontrol - 1 jam (nilai VHN


15

terendah sebagai kontrol). Uji lanjutan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh

atau khasiat alkaloid terhadap karakteristik permukaan dan kristal apatit email

gigi.

Khasiat Alkaloid Biji Kakao terhadap KarakteristikPermukaan Email Gigi

Gambaran mikro SEM permukaan email pada perbesaran 750X kelompok

T - A,lyo - I jam yang dapat dilihat padagambar 6 B, dan Sl - I jam pada gambar

6 C, terlihat lebih banyak cekungan-cekungan yang tertutup deposit, dibandingkan

kelompok Kontrol - I jam, yang mengindikasikan adanya perliniJungan yang lebih

besar pada permukaan email dengan pengaplikasian alkaloid (Gambar 6).

Gambar 6. Hasil Uji SEM Permukaan Email Gigi Perbesaran 750X.A. Gambaran mikro SEM Kelompok Kontrol;B. Gambaran mikro SEM Kelompok T -0,1o/o;C. Gambaran mikro SEMKelompok Sl

Kargul dkk. menyatakan hal serupa tentang topografi permukaan email

kelompok perlakuan yang diaplikasikan larutan teobromin 2A0 mglL selama lima

menit. Dalam penelitiannya,Kargul dkk. juga menyatakan bahwa teobromin yang

bersifat tidak toksik, dapat dijadikan alternatif f1uor, dan sifat kariostatik dari

Univercitas lndonesia

16

ekstrak kakao, berasal dari perubahan fisik permukaan email gigi yang disebabkan

oleh teobromin.20 Kadar elemen permukaan email sampel dari kelompok T - 0,1%

- 1 jam, Sl - I jam, dan Kontrol - 1 jam, yang terdeteksi dengan alat EDX, dapat

dilihat pada tabel 5.

Tabel 5. Kadar Elemen Permukaan Email Hasil Uji -EDX

Konsentrasi Elemen (% b/b)Elemen

Kontrol- I jam T -0,1o - l jam S1- l jam

Karbon

Oksigen

Sodium

Fosfor

Kalsium

Aluminium

KlorinMagnesium

5,0349,191,03

14,43

29,710,154,270,19

1,7246,39

0,97

16,35

34,220,000,330,47

4,2243,40

0,76

15063

35,040,00

0,170,05

Pada ketiga kelompok ditemukan sejumlah unsur yang dominan seperti

oksigen, karbon, kalsium dan fosfor. Temuan kandungan elemen kalsium (Ca) dan

fosfor (P) pada tiga kelompok sampel antara 29,71-35,040/o blb untuk Ca dan

14,43-16,350/ob,b- untuk P, nampaknya sedikit di bawah nilai rujukan konsentrasi

rcta-rataunsur tersebut pada email gigi yaitu untuk Ca sebesar 37o/o, dan P sebesar

l8o .4l Namun demikian, aplikasi alkaloid secara langsung pada permukaan email

gigi ternyata dapat meningkatkan kadar kalsium (Ca) dan Fosfor (P) pada

permukaan email. Hal ini dapat dibuktikan dengan ditemukannya kadar Ca

sebesar 34,22yoblb dan P sebesar 16,35yo pada kelompok T - 0,lyo - I jam, dan

kadar Ca sebesar 35,A4oA b/b dan P sebesar 15.63% pada kelompok 51 - 1 jam,

yang lebih tinggi dibandingkan kelompok kontrol yaitu dengan kadar Ca sebesar

29,71oA b/b dan P sebesar t4,43o6 (Tabel 5). Dengan demikian, hipotesis minor

ketiga yang menyatakan alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah terbaik (Sl)

dapat mempengaruhi karakteristik permukaan email gigi diterima.


17

Khasiat Alkatoid Biji Kakao terhadap Karakteristik Kristal Apatit Email

Gigi

Grafik (difraktogram) hasil pembacaan XkD pada posisi 20 : 20-60,

menunjukkan bahwa pada semua sampel (kelompok T -0,1yo - I jam, Sl - l jam,

dan Kontrol - I jam) teridentifikasi adanya senyawa kristalin (hidroksiapaptit),

seperti yang terlihat pada gambar 7. Tidak ada pergeseran pada posisi 2A:2A-60

pada kelompok T - O,Iyo - 1 jam dan Sl - I jam dibandingkan kelompok kontrol

yaitu pada posisi 20:26 Qteak l), 36,5 (peak 2), 44,5 (peak 3), dan 53,5 @eak 4),

yang mengindikasikan bahwa alkaloid tidak menyebabkan p'erubahan struktur

pada kristal hidroksiapatit.

Gambar 7. Difraktogram Ffusil lljiXRD Email Gigi dari Tiga KelompokPercobaan, Warna Biru untuk T -A,lyo - I jam, Ungu untuk51 - 1jam, dan Merah untuk Kontrol - l jam

Posisi 20, intensitas difraksi peak (Y), serta derajat kristalinitas hasil uji

XkD email gigi dapat terlihat pada tabel 6. Derajat kristalinitas kelompok T -

0,lo/o - I jam yaitu sebesar 88,30o/o dan Sl - I jam yaitu sebesar 90,62o/a,lebih

tinggi dibandingkan kelompok kontrol yaitu sebesar 81,670/o, menunjukkan bahwa

alkaloid meningkatkan derajat kristalinitas hidroksiapatit.

Univercitas Indonesia

18

Tabel 6. Tinggi Peak danDerajat Kristalinitas Hasil Uii XRD Email Gigi

Kontrol - L jam T-0,L7o- l jam 51- I jamPeak

2gY20Y2g

Peak 7

Peak2

Peak3

Peak 4

Kristalinitas

26.

36,544,5

53,5

8t,67oA

26

36,5

!4,553,5

88,309/o

26 80

36,5 30

44,5 300

53,5 50

90,620/0

75

t0zsa50

'20

202s025

Meningkatnya derajat kristalinitas menunjukkan bahwa susunan atom

kristal hidroksiapatit menjadi teratur, sehingga email lebih tahan terhadap identasi.

Hipotesis minor keempat yang menyatakan alkaloid biji kakao asal Sulawesi

Tengah terbaik (S1) dapat mempengaruhi kristal apatit email gigi diterima.

Khasiat Alkaloid Biji Kakao terhadap Karakteristik Permukaan Email

Setelah Proses Demineralisasi dan Remineralisasi Email Gigi

Kadar elemen dan gambaran mikro SEM permukaan email pada

perbesaran 750X dari kelompok kontrol (gigi tanpa demineralisasi dan

remineralisasi) dan kelompok demineralisasi l0 hari dapat dilihat padatabelT.

Tabel 7. Kadar Elemen dalam Satuan % blb dan Gambaran Mikro SEMPermukaan Email Perbesaran Ts}XKelompok Kontrol danDemineralisasi Sepuluh Hari

Demin - 10

Karton

Oksigen

Fosfor

Kalsium

Sodium

Aluminium

Klorin

Magrresium

GambarSEM

2,59

36,39

18,11

41,82

0,48

0,00

0,5'l

0,05

12,53

49,56

12,40

24,24

0,94

0,09

0.2s

0,03

Univensitas Indonesia

19

Lesi demineralisasi buatan terbentuk dengan jelas setelah perendaman

dalam gel asam laktat pH 4,5 selama l0 hari, yang ditandai dengan pefiurunan

kadar kalsium permukaan sekitar 42o/o (dari 41,82 menjadi 24,20a/o b/b) dan kadar

fosfor permukaan sekitar 3Io/o (dai 18,11 menjadi 12,40o/o b/b). Pada gambaran

mikro SEM perbesarah 750X terlihat cekungan-cekungan yang rapat, menandakan

terjadinya kehilangan mineral pada permukaan email, yaitu kalsium dan fosfor,

dalam proses dernineralisasi.

Kadar elemen dan gambaran mikro SEM permukaan email pada

perbesaran 750X dari kelompok percobaan yang terdiri dari kelompok

remineralisasi (Remin) selama 7, 14,21, dan28 hari, dapat dilihat pada tabel 8.

Tabel 8. Kadar Elemen dalam Satuan % blb dan Gambaran Mikro SEMPermukaan Email Perbesaran 750X Kelompok Remineralisasi(Remin) 7,14,21, dan 28 Hari

Remin- 7 Remin - 14 Remin - 2l Remin- 28

Karbon

Oksigen

Fosfor

Kalsium

Sodium

Aluminium

Klorin

Magnesium

GambarSEM;

14,74

49,62

13,93

24,71

0,47

0,07

0,41

0,06

{54

52,05

14,88

24,88

1,42

0,34

0,56

0,33

14,8345,13

13,01

25,371,05

0,100,370,15

6,39

51,01

14,26

26,52

1,26

0.21o?5

0,10

Perendaman sampel pada kelompok Remin perminggu meningkatkan

kadar kalsium permukaan email dari 24,71o/o b/b dalam waktu tujuh hari, menjadi

24,88oA blb dalam waktu 14 har., 25,37o/o b/b dalam waktu 2I hari dwt 26,52Yo

b/b dalam waktu 28 hari. Kadar fosfor permukaan email meningkat dari 13,93o/a

b/b dalam waktu tujuh hari, menjadi 14,88% b/b dalam waktu 14 hafi, namun

menurun menjadi l3,Alyo b/b dalam waktu 21 hari. dan naik kembali menjadi

l4,26Yo b/b dalam waktu 28 hari. Gambaran mikro SEM perbesaran 750X


20

menunjukkan adanya deposit mineral pada permukaan email, sejalan dengan

waktu remineralisasi.

Kadar elemen dan gambaran mikro

perbesaran 750X dari kelompok percobaan

remineralisasi dengan alkaloid Sl (Remin+Sl)

dapat dilihat pada tabel 9.

SEM permukaan email pada

yang terdiri dari kelompok

selama 7, 14,21, dan 28 hari,

Tabel9. Kadar Elemen dalam Satuan %blb dan Gambaran Mikro SEMPermukaan Email Perbesaran 750X Kelompok Remineralisasidengan Alkaloid S1 (Remin+Sl) 7, 14,21, dan 28 Hiri

Elemen RemintSl - 7 Remin+Sl - 14 Remin+Sl - 21 Remin+Sl - 28

Karbon

Oksigen

Fosfor

Kalsium

Sodium

Aluminium

Klorin

Magnesium

GambarSEM

J, l+

45,9',1

15,9533,010,950,06

0.590-21

6,93

46,68

12,16

33,17

0,57

0,11

0,28

0,09

1,85

45,51

16,28

34,91

0,96

0,00

0.40

0,08

1,50

38,8117,59

41,600,22

0,00

0,270.00

Perendaman sampel pada kelompok Remin+Sl perminggu meningkatkan

kadar kalsium permukaan email dari 33,01o/o b/b dalam waktu tujuh hari, menjadi

33,l7oA b/b dalam waktu 14 hari, 34,910 b/b dalam waktu 2l hari dan 4l,6A0/o

b/b dalam waktu 28 hari. Kadar fosfor permukaan email menurun dafi 15,95o/ob/b

dalam waktu tujuh hari, menjadi l2,l6Yo b/b dalam waktu 14 hari, namun naik

kembali menjadi 76,28yo b/b dalam waktu 2l hari dan 17,59o/o blb dalam waktu

28 hari. Gambaran mikro SEM perbesaran 750X menunjukkan adanya deposit

mineral pada permukaan email, sejalan dengan waktu remineralisasi.

Peningkatan kadar kalsium per minggu dari kedua kelompok lebih stabil

dibanding peningkatan kadar fosfor, dapat dilihat pada gambar 8 dan 9

Peningkatan kadar kalsium dan fosfor dari kelompok Remin+Sl lebih tinggi

dibanding kelompok Remin.

Univercitas Indonesia

21

Gambar 8. Kadar Kalsium pada Permukaan Email Gigi Kelompok Demin l0hari, Remin dan Remin+Sl (Remineralisasi dengan Alkaloid Sl)selama 7,14,21, dan28 Hari, serta Kelompok Kontrol

R€*rin-7 4i

Renirrl.l .- {0r Rernirh.ll * Otr flernirF2S 5 lOrl{ontrol 5 a,r oflnin-I0 t fo

Renrin-5l-7. ; ,aRernin-51-1.1 i ;;Rsnili-51-21

1r Ffl i lhl-51-lS

ll(ontrol s

I llfrrirr-10

Eenrin-7 'Ilerili|r-14

r Rerni$-.11r fierrlirr-28

I Korrtrnlu OefirirFl*

fiftrri[-t1-7

Relrrhlrll-tr'lRernin*51-^11

r Penrin-!1-18

I Kontrol

I

rtr.IPerlakuan {Hari}

€so

Q

t

*

z0

15

IO

Gambar 9. Kadar Fosfor pada Permukaan Email Gigi Kelompok Demin 10hari, Remin dan Remin+Sl (Remineralisasi dengan Alkaloid 51)selama 7, 14,21, dan28 Hari, serta Kelompok Kontrol

Perendaman sampel dalam kelompok Remin dalam waktu 28 hafi hanya

menaikkan kadar kalsium sekitar 5o/o (dari24,20 menjadi 26,520A b/b), sedangkan

sampel pada kelompok Remin+Sl, kalsium naik hingga sekitar 41o/o (dafi 24,20

menjadi 4l,60ah bib). Dalam 28 hari kadar fosfor kelompok remin naik sekitar

10% (dari 12,40 menjadi 14,260/0 b/b), sedangkan sampel pada kelompok

Remin+Sl, fosfor naik hingga sekitar 29o/o (dari 12,40 menjadi 17,59o/o blb).

Setelah 28 hari, topografi permukaan email kelompok Remin+S1 kembali

menyerupai topografi permukaan email kelompok kontrol (gigi tanpa

demineralisasi dan remineralisasi), terlihat cekungan-cekungan yang tertutup

deposit. Pada hari ke 28, peningkatan kadar kalsium dan fosfor kelompok

Remin+Sl mendekati kadar kalsium dan fosfor kelompok kontrol (sampel tanpa


22

demineralisasi), ini menunjukkan bahwa alkaloid dalam formula alkaloid

biomimik 51 memiliki peran dalam memfasilitasi peletakan ion Ca dan P ke

permukaan email. Sementara hal ini tidak terjadi pada kelompok Remin saja tanpa

perlakuan perendaman sampel di dalam larutan formula alkaloid biomimik S1,

sehingga disimpulkan 'bahwa alkaloid berpotensi dalam mendukung atau

menfasilitasi proses remineralisasi permukaan email gigi. Dengan demikian,

hipotesis minor kelima yang menyatakan alkaloid biji kakao asal Sulawesi Tengah

terbaik (S1) berkhasiat terhadap remineralisasi email gigi diterima.

Hasil penelitian ini sejalan dengan hasil penelitian Amaechi dkk., yang

melaporkan potensi remineralisasi teobromin dibandingkan dengan fluor.

Penelitian tersebut menyatakan bahwa teobromin di dalam media pembentuk

apatit (saliva buatan) dapat meningkatkan potensi remineralisasi medium tersebut.

Pada penelitiannya, 'Amaechi

dkk. membandingkan efektifitas saliva buatan,

saliva buatan dan teobromin, serta pasta gigi mengandung fluor, terhadap sampel

email gigi yang diikutkan dalam siklus demineralisasi dan remineralisasi selama

28 hari. Terjadi peningkatan bermakna kadar Ca permukaan dari seluruh sampel

percobaan.22 Nakamoto dkk. dalam penelitiannya menyatakan bahwa peningkatan

kadar Ca tersebut dihubungkan dengan peningkatan pembentukkan dan ukuran

kristal apatit email, dalam suatu medium pembentuk apatit (saliva buatan atau

larutan remineralisasi), sehingga email gigi dapat terhindar dari proses

demineralisasi oleh asam.23

Penelitian ini berbeda dengan beberapa penelitian sebelumnya, yang

meneliti manfaat zat aktif dalam biji kakao terhadap ketahanan email dalam usaha

pencegahan karies gigi. Pada tahun 2007, Sadeghpour dalam disertasinya, menjadi

peneliti pertama yang mengungkap khasiat teobromin terhadap kekerasan email

gigi. Pada penelitiannya Sadeghpour membandingkan khasiat teobromin dengan

fluor pada sampel email gigi yang sebelumnya dilakukan demineraliasi buatan,

dan terbukti bahwa teobromin lebih superior dibandingkan dengan fluor.16

Penelitian Sadeghpour diikuti beberapa penelitian lain seperti beberapa penelitian

oleh Kargul dkk. dan Amaechi dkk. yang juga meneliti khasiat teobromin dengan

metode yang berbeda-berbeda.l't'le' 20'22 Nakamoto dkk. dalam tulisannya pada

tahun 2016 menyatakan bahwa jika fluor adalah penemuan abad ke-20 untuk


23

mencegah karies gigi, maka teobromin akan memainkan peran yang sama di abad

ke-21. Kakao telah dikonsumsi selama berabad-abad tanpa efek toksik, sehingga

bisa dikatakan teobromin merupakan 7at aktif yang lebih unggul dan lebih aman

dibanding fluor.2a

Pada penelitian ini, khasiat yang dianalisis bukan hanya zat aktif

teobromin, melainkan alkaloid biji kakao yang terdiri dari campuran teobromin,

teofilin, dan kafein, sesuai dengan koniposisi alami alkaloid biji kakao di alam.

Pembuktian dari khasiat alkaloid pada penelitian ini, selain membuka cakrawala

tentang pemanfaatan tanaman obat berkhasiat bagi kesehatan email gigi, juga

memberikan solusi cost ffictive berupa pemotongan biaya isolasi zat aktif yang

cukup besar, serta efisiensi waktu. Teobromin bersama co (pasangannya) di alam,

yaitu teofilin dan kafein, ternyata terlihat ekspresinya dalam memberikan khasiat,

berupa kemampuannya dalam meningkatkan derajat kristalinitas dan

remineralisasi email gi gi.

Kesimpulan

1. Senyawaan alkaloid biji kakao klon Sulawesi-l (Sl) dan Sulawesi-2 (S2) asal

Sulawesi Tengah teridentifikasi mengandung Teobromin (T), Teofilin (TF)

dan Kafein (K), dengankomposisi T : TF : K: 6 : i : I untuk Sl dan T : TF :

K:4: l : luntuk52.

2. Formula alkaloid biomimik Sl meningkatkan kekerasan mikro email gigi

secara bermakna dibandingkan 52.

3. Formula alkaloid biomimik S1 dapat mempengaruhi karakteristik permukaan

dan meningkatkan derajat kristalinitas apatit email gigi, serta berpotensi

sebagai alternatif agen remineralisasi email gigi.

Saran

1. Melalui studi biomimetika, potensi alkaloid biji kakao Sulawesi Tengah

sebagai alternatif agen remineralisasi gigi telah diketahui, nalnun masih

diperlukan penelitian lanjutan untuk mengetahui mekanisme kerja alkaloid

dalam meniqgkatkan kekerasan dan proses remineralisasi email gigi, serta

melindungi email gigi dari proses demineralisasi.

Univ'ercitas Indonesia

24

2. Penelitian in vitro dan in vivo lanjutanterhadap alkaloid juga masih diperlukan

untuk menentukan dosis terkecil dan waktu aplikasi tersingkat, namun tetap

memberikan khasiat yang oPtimal.

3. Masih perlu dilakukan beberapa penelitian lanjutan, diantaranya uji

biokompatibilitas dan pengembangan bentuk sediaan agar penelitian dapat

dilanjutkan hingga ke tahap uji klinis.

4I

Universitas lndoneeia

ABSTRACT - staff.ui.ac.idstaff.ui.ac.id/system/files/users/ellyza.herda/publication/haki... · and increased the degree of apatite crystallinity of tooth enamel, as well as ... berhubungan

Documents