POTENSI BONGGOL NANAS (Ananas comosus) SEBAGAI BAHAN ANTI PLAK
Pembentukan plak diawali dari adanya proses kolonisasi bakteri yang berinteraksi dengan pelikel pada permukaan gigi. Pembentukan pelikel pada dasarnya merupakan proses perlekatan protein dan glikoprotein saliva pada permukaan gigi. Bakteri melekat pada pelikel dengan bantuan suatu molekul spesifik pada permukaanya. Penggunaan pasta gigi dalam menjaga kesehatan gigi dan mulut lazim digunakan dalam masyarakat.Penambahan zat aktif pada pasta gigi sudah banyak dilakukan oleh para ahli. Bonggol nanas merupakan limbah dari buah nanas yang jarang dimanfaatkan. Bonggol nanas mengandung enzim bromelin yang merupakan suatu enzim proteolitik. Kajian ini bertujuan untuk membahas manfaat enzim bromelin sebagai bahan anti plak yang ditambahkan ke dalam dalam pasta gigi. Kandungan asam amino yang terbanyak dalam pelikel adalah arginin dan glutamine. Enzim bromelin dapat memecah ikatan asam amino antara arginin-alanin dan glutamine-alanin yang digunakan bakteri sebagai media perlekatan, sehingga dapat menghambat perlekatan antara bakteri dengan pelikel. Selain itu, enzim bromelin pada bonggol nanas sudah teruji biokompabilitas terhadap jaringan rongga mulut, sehingga aman pada saat pemakaiannya. Berdasarkan kajian di atas, dapat disimpulkan bahwa enzim bromelin pada bonggol nanas berpotensi sebagai bahan anti plak melalui mekanisme penguraian media perlekatan bakteri pada permukaan gigi. Kata kunci:bonggol nanas,bromelin, anti plak PENDAHULUAN Buah Nanas (Ananas comosus) merupakan tanaman yang tumbuh subur didaerah yang beriklim tropis termasuk indonesia. Nanas mengandung enzim proteolitik dimana lebih banyak terdapat pada bonggolnya. Enzim tersebut dapat mengurai atau memecah protein.7, 16 Enzim bromelin dapat memecah ikatan protein termasuk glutamine-alanin yang digunakan bakteri sebagai media perlekatan, sehingga dapat menghambat perlekatan antara bakteri dengan pelikel. Pelikel merupakan selapis tipis glikoprotein yang mengawali terbentuknya plak. Plak adalah faktor yang mendasari terjadinya karies dan berbagai penyakit periodontal.2, 9, 12, 19 Populasi mikroba dalam plak sekitar 72-102 juta/mg berat basah setelah 24 jam dan meningkat menjadi 80132 juta/mg setelah 3 hari.6
Pencegahan pembentukan plak merupakan hal penting dalam menghindari penyakit tersebut. Pada dasarnya plak dapat dikontrol dengan alat-alat mekanis dan kimiawi. Pembersihan mekanis dimaksudkan dapat menghilangkan plak secara psikomotorik oleh pasien dengan bantuan alat khusus seperti sikat gigi dan dental floss.18, 19 Faktor yang mempengaruhi terbentuknya plak yaitu diet, faktor saliva, karakteristik permukaan gigi.5 Untuk menambah pembersihan mekanis dengan sikat gigi maka ditambah dengan pasta gigi. Perkembangan komposisi pasta gigi terus mengalami perubahan, sejalan dengan kemajuan di dunia kedokteran gigi. Efek yang menguntungkan dari pasta gigi sangat tergantung pada frekuensi, cara menyikat dan komponen yang terkandung didalamnya.15 Pada dasarnya komponen pasta gigi terdiri dari basis pasta dan komponen aktif. Komponen aktif berfungsi sebagai antibakteri, antiplak, anti senisitifitas antiinflamasi. Tujuan penambahan komponen aktif tersebut adalah menghambat terbentuknya plak sehingga dampaknya dapat mengurangi berbagai penyakit lainya. Pemanfaatan bahan herbal sebagai komponen aktif dalam pasta gigi mulai dikembangkan dalam kedokteran gigi seiring semangat back to nature dunia saat ini. Sementara bahan herbal dianggap masyarakat relatif lebih aman. Karena itulah, pencarian bahan herbal yang bersifat setara dengan bahan sintesis sangat popular (sulung). Bahan herbal seperti enzim bromelin dari bonggol nanas yang telah terbukti biokompatibilitasnya diduga efektif sebagai bahan aktif antiplak dalam pasta gigi.16 Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis ingin mengkaji potensi enzim bromelin pada bonggol nanas (Ananas Comosus) sebagai bahan anti plak pada pasta gigi. TINJAUAN PUSTAKA Enzim Bromelin pada Bonggol Nanas Nanas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah Ananas Comosus. Nanas berasal dari Brasilia (Amerika Selatan). Buah nanas mengandung satu enzim yang penting yang dikenal dengan bromelin.16 Enzim bromelain merupakan enzim hidrolase yang aktif pada protein. Berdasarkan sumbernya, Enzim protease ada bermacam-macam yaitu papain, ficin, dan brimelin merupakan protease asal tanaman; tripsin adalah enzim protease dari pankreas; pepsin dan renin dalah protease dari persit.17 Berdasarkan sifat-sifat kimia dari lokasi aktif, maka enzim bromelin termasuk dalam golongan enzim protease sulfihidril, yang artinya memiliki residu sulfidril (sistenil dan histidil) pada lokasi aktif. Susunan asam amino yang mengandung gugus sistein pada sisi aktifnya sebagai berikut : -Cys – Gly – Ala – Cys – Trp –Asn – Gly – Asp – Pro – Cys – Gly – Ala – Cys – Cys – Trp.22
Konsentrasi enzim bromelin pada bagian bonggol nanas lebih tinggi dibandingkan dengan daging nanas.3 Kandungan Enzim Bromelain pada Tanaman Nenas (Omar dkk, 1978). Bagian Tanaman
Persen (%)
Buah Utuh Masak
0,060 – 0,080
DagingBuah Masak
0,080 – 0,125
Kulit Buah
0,050 – 0,075
Tangkai
0,040 – 0,060
Batang
0,100 – 0,600
Buah utuh mentah
0,040 – 0,060
Dagingbuah mentah 0,050 – 0,070 Aktifitas enzim bromelin dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu : a. Kematangan buah Semakin matang buah nanas, maka enzim bromelin dalam buah tersebut semakin kurang keaktifannya. Hal ini disebabkan pada waktu pematangan buah terjadi pembentukan senyawa tertentu, dalam hal ini enzim mungkin ikut terpakai dalam senyawa tersebut sehingga sebagian struktur enzim akan rusak, akibatnya keaktifan berkurang. b. pH Aktivitas optimal dari enzim ini adalah pada derajat keasaman (pH) sebesar 6,5 , dimana enzim mempunyai aktifitas maksimal. pH terlalu tinggi atau rendah akan mengakibatkan terjadinya beberapa perubahan yaitu denaturasi protein dengan kecepatan katalisa menurun. c. Suhu Suhu yang paling baik adalah 30°C, suhu diatas dan dibawah 30°C mengakibatkan keaktifan enzim lebih rendah karena energi kinetik molekul substrat maupun enzim rendah sehingga kecepatan reaksi menjadi rendah. d. Konsentrasi dan waktu Konsentrasi enzim yang lebih dan waktu yang lebih lama maka kecepatan katalis enzim menurun, karena konsentrasi substrat efektif untuk tiap molekul enzim. Dengan bertambahnya molekul enzim maka konsentrasi substrat yang tertentu, menyebabkan daya kerja enzim untuk mengkatalis menjadi lebih lama yang tergantung pula dengan konsentrasi yang ada.22 Plak Gigi Acquired pellice merupakan suatu lapisan tipis, amorf, translusen, halus, tidak berwarna, dan tidak dijumpai adanya bakteri dan apabila dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron akan
tampak aseluler, afibriler, dan merupakan masa yang homogen. Acquired pellice terbentuk dalam waktu singkat yaitu dalam beberapa menit, setelah gigi dibersihkan dan belum tampak adanya bakteri. 3, 12, 13 Protein merupakan komponen utama dari acquired pellice. Pembentukan acquired pellice pertama kali disebabkan adanya adsorbsi selektif dari Ca2+, F-, HPO42-, dan protein saliva termasuk glikoprotein pada hidroksi apatit dipermukaan enamel. Dalam hal ini kelompok fungsional yang terlibat pada interaksi hidroksi apatit protein adalah kelompok asam yang bermuatan negatif, antara lain seperti karboksil (COO-), fosfat (H2PO4 dan HPO42-) dan kelompok sulfat(HSO4-) dan kelompok amino (NH3+) yang bermuatan positif. Kelompok asam yang bermuatan negatif dapat langsung terikat pada ion kalsium atau secara tidak langsung melalui jembatan kalsium pada ion sulfatyang terdapat pada permukaan hidroksi apatit. Sebaliknya, kelompok basa yang bermuatan positif dapat terikat langsung pada kelompok sulfat permukaan mineral.1 Komposisi protein yang terbanyak pada kelenjar saliva parotis dan submandibular terdiri dari asam glutamat / glutamin dan tirosin. Selain itu, pada kelenjar parotis juga terdapat histidin dan arginin.24 Setelah terbentuknya acquired pellice maka mulai tampak adanya koloni bakteri pada permukaan.3,13 Perlekatan bakteri terbentuk melalui proses kimia (non spesifik) ataupun proses interaksi fisiologis antar bagaian pada permukaan sel bakteri sebagai adhesin dan reseptor spesifik yang terdapat pada enamel pelikel.20 Ikatan pada pelikel dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu : a. afinitas tinggi (spesifik) yang melibatkan rantai isi hidrat arang glikoprotein saliva sebagai reseptor. Beberapa rantai sisi hidrat arang glikoprotein saliva diketahui sebagai reseptor terhadap mikroorganisme rongga mulut tertentu, seperti asam sialat, merupakan reseptor untuk S. sanguis, galaktosa merupkan reseptor untuk Actinomycoses viscosus dan lain-lain, b. afinitas rendah (non spesifik), dimana tempat ikatan ini disebabkan adanya interaksi hidrofobik yang tidak memerlukan adnanya reseptor spesifik pada glikoprotein saliva.1 Setelah proses awal kolonisasi, maka selapis sel akan berproliferasi keseluruh permukaan dan bergabung dengan bakteri di dekatnya. Pada proses proliferasi bakteri akan membutuhkan mekanisme retensi untuk membentuk timbunan pada permukaan gigi yang melekat antara satu dengan lainnya. Matrik dari glycocalyces bakteri dan glikoprotein saliva akan menahan bakteri pada permukaan gigi dengan daya kohesi bakteri. Dengan demikian,
terbentuklah plak gigi , dimana akan terjadi kolonisasi yang lebih lanjut dengan bakteri yang akan membentuk lingkungan bakteri baru.20 Pasta gigi Pengendalian plak adalah upaya membuang dan mencegah penumpukan plak pada permukaan gigi. Upaya tersebut dapat dilakukan secara mekanis maupun kimiawi. Pembuangan secara mekanis merupakan metoda yang efektif dalam mengendalikan plak dan inflamasi gingival. Pembuangan mekanis dapat meliputi penyikatan gigi dan penggunaan benang gigi. Bahan antiplak yang umum terdapat dalam pasta gigi dan obat kumur. Setiap pasta gigi mengandung bahan-bahan yang penting seperti bahan abrasif, flouride, air, bahan pemberi rasa, bahan pemanis, pemadat, dan detergent. Komposisi bahan kimia pasta gigi adalah seperti pada tabel dibawah. Tabel 2.1 Komposisi Pasta Gigi 7 KOMPOSISI
PERSENTASI (%)
BAHAN Abrasif
20 – 40
Air
20 – 40
Pembasah
20 – 40
Deterjen/foaming
1–2
agent Pengikat
>2
Pengharum
>2
Pemanis
>2
Pewarna
& <1
Pengawet Zat Aktif
>5
Pasta gigi juga mengandung bahan aktif yang dapat mencegah terjadinya penyakit gigi dan mulut. Di bawah ini adalah tabel mengenai kandungan bahan aktif yang biasa diaplikasikan ke dalam pasta gigi: Tabel 2.2 Kandungan Bahan Aktif dalam Pasta Gigi KANDUNGAN BAHAN
FUNGSI
14
Mengurangi Potassium nitrat,sodium sitrat, hipersensitivitas dentin stronsium klorida Pirofosfat,triklosan,zinc Mengurangi plak dan citrate kalkulus supragingiva Mengurangi Triklosan,flour inflamasi gusi Peroksida,sodium tripolifosfat,sodium heksaametafosfat
Mengurangi pewarnaan pada permukaan gigi
PEMBAHASAN Enzim bromelin sebagai enzim proteolitik dapat mengurai atau memecah molekul protein komplek menjadi senyawa lebih sederhana yaitu ikatan peptida dan asam amino.23 Penambahan enzim bromelin dalam pasta gigi berperan sebagai zat aktif antiplak.
Sifat proteolitik enzim
bromelin mampu memecah molekul protein komplek menjadi senyawa lebih sederhana yaitu ikatan peptida dan asam amino yang ada pada pelikel yang digunakan sebgai media perlekatan bakteri.21 Plak merupakan awal dari timbulnya karies gigi dan penyakit periodontal lainnya. Pembentukan plak diawali dari adanya proses kolonisasi mikroorganisme yang berinteraksi dengan pelikel pada permukaan gigi. Pelikel akan mengadsorpsi protein saliva secara selektif bersama dengan ion-ion Ca2+, F-, HPO42-, sehingga dapat melekat kuat pada permukaan gigi. Setelah adanya pelikel yang melapisi permukaan gigi, maka mikroorganisme akan melekat pada reseptor spesifik protein saliva dan membentuk koloni.1 Enzim bromelin termasuk dalam golongan enzim protease sulfihidril, yang artinya memiliki residu sulfidril (sistenil dan histidil) pada lokasi aktif.22 Susunan asam amino yang mengandung gugus sistein pada sisi aktifnyapemutusan atau pembentukan ikatan kimia didahului dengan pembentukan ikatan dengan substrat, seperti reaksi berikut. E+S
ES
E+P
dimana, E adalah enzim, S merupakan substrat, ES berupa kompleks enzim-substrat, dan P adalah produk yang terbentuk. Adanya ikatan sistein dengan asam amino pelikel (arginin dan glutamin) maka terbentuklah asam amino lain yang menyebabkan putusnya rantai media perlekatan bakteri. Sehingga fungsi penambahan zat aktif enzim bromelin pada pasta gigi dapat mencegah terbentuknya plak.
Begitu pentingnya pencegahan plak pada permukaan gigi sehingga dalam kontrolnya memadukan upaya secara mekanis maupun kimiawi. Perubahan pradigma masyarakat yang tentang peralihan penggunaan bahan kimiawi ke bahan alami atau herbal semakin menguat. Uji biokompabilitas enzim bromelin terhadap jaringan rongga mulut menunjukkan prosentase jumlah sel hidup sel BHK-21 antara 95,22%-2-16% dengan kosentrasi enzim bromelin 10%-40%. Sel BHK-21 merupakan jenis sel fibroblas penyusun jaringan ikat gingiva dan ligamen periodontal.11 KESIMPULAN Berdasarkan kajian di atas, dapat disimpulkan bahwa enzim bromelin pada bonggol nanas berpotensi sebagai bahan antiplak pada pasta gigi melalui mekanisme penguraian media perlekatan bakteri pada permukaan gigi. Selain itu, uji biokompabilitas dengan menggunkan sel BHK-21 pada media kultur menjunjukkan prosentase jumlah sel hidup yang tinggi antara 95,22%-2-16%.
DAFTAR PUSTAKA 1. Amerogen, A.V.N. Ludah dan Kelenjar Ludah bagi kesehatan gigi (diterjemahkan Abyono R). Yogyakarta: Gajah Mada University Press. 1991. 95-125. 2. Caranza, F. A. dan M. G. Newman. Clinical periodontology. & th ed. Philadelpia: WB. Sauders Co. 1990. 3. Chairunnisa, H. “Isolasi Enzim Bromelin Kasar dari Bonggol Nanas”. Dalam Biproses Dalam Industri Pangan. Yogyakarta: PAU Pangan dan Gizi UGM dan Liberty. 1987. 319325. 4. Cowley, M. T. Essentials Of Periodontology And Periodontics. London: Geoffrey. 1981:143. 5. Dahan M, Timmermen MF, Van Wilnkehoff AJ, Van der Velden U. The effect of periodontal treatment on the salivary bacterial load and early plaque formation. J.Clin Periodontal; 2004. 31:972-977. 6. Freeman, B. A. Oral Microbiology, dalam Textbook of Microbiology. Ed 22, WB Saunders Co. Philadelphia. 1985: 711-714. 7. Harris, N. O and Garcia-Godoy, F. Primary Preventive Dentistry. New Jersey: Pearson Education, Inc. 2004:123-127. 8. Heinicke, R. M. And W.A. Gartner. Stem Bromelain A New Protease Preparation From Pineapple Plants. Economic Botany. 1857. 9. Lehner, T. Imunologi pada Penyakit Mulut (Immunologu of Oral Diesease) Edisi 3. Jakarta: EGC. 1995. 26: 43, 44.
10. Lindhe, J., Karring, T., Lang, N. P. Clinical eriodontology and implant dentistry. Oxford: Blackwell Munksgaard. 2003:81-89, 90, 92, 451-452, 458, 470. 11. Maduratna, E. Biokompatibilitas Gel Tetrasiklin Hidroklorida dan Pengaruhnya terhadap Terlepasnya Lapisan Smir pada Permukaan Akar. Tesis ., Pascasarjana, Universitas Airlangga, Surabaya. 1997. 12. Manson, J.D. dan B.M. Elley. Buku Ajar Periodonti. ( Diterjemahkan: Anastasia). Ed. Ke-2, Jakarta: Hipokrates. 1993. 13. Newman, M. G., Takei, H. H., Klokkevold, P.R., Carranza, F. A. Clinical Periodontology. Missouri: Saunders Elsevier. 2006:137, 140, 732-733. 14. Nield-Gehrig, J. S and Willmann, D. E. Foundation Of Periodontics For The Dental Hygienist. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, a Wolters Kluwer Business. 2008:345. 15. Prahasti, C. Pengaruh Penggunaan Pasta Gigi Zinc Citrate/triclosan terhadap Pembentukan Plak pada Gigi. Maj. Ked. Gigi (Dent J), Vol. 37. No. 4; 2004: 154-156. 16. Pujiastuti, Peni. Uji Biokompatibilitas Ekstrak Bonggol Nanas Sebagai Obat Kumur. Tesis ., Pascasarjana, Universitas Airlangga, Surabaya. 1997. 17. Reed, G. Enzymes in Food Processing. 2 nd. Ed., New York: Academic Pres. 1975. p. 146148. 18. Ruhadi, I. Efektifitas Pasta Gigi yang Mengandung Bahan Bubuk Kayu Siwak dalam Mengahambat Pembentukan Plak Gigi. Maj. Ked. Gigi (Dent J), 2004. Vol. 37. No. 1; Hal 24-27. 19. Sadoh, D. R., etc. Effect of Two Toothcleaning Frequencies on Periodontal Status in Patients with Advance Periodontitis. Jurnal Of Clinical Periodontology; 2004. 31: 470-474. 20. Sorensen, J.A. “A rationale for comparison of plaque retaining properties of crown system”. Dalam J. Prosth. Dent. 1989. 62: 264-269. 21. Suhermiyati, Sri dan S. J. Setyawati. Potensi Limbah Nanas Untuk Peningkatan Kualitas Limbah Ikan Tonggkol sebagai Bahan Pakan Unggas.Purwokerto:Animal Production. 2005. 174-178. 22. Tokkong, M.H. Proses Pelarutan Protein Ikan Secara Enzymatis. Bandung:Institut Teknologi Bandung. 1979. 23. Winarno, F. G. Enzim Pangan. Jakarta: Gramedia, 1983. 25-26.
24. Jensen, J.L., M.S. Lamkin and F.G Openhaim. Adsorbtion of human salivary protein to hidroksiapatit:a comprasion Between Whole Saliva and Glandula Salivary Secretion. J Dent RES. 1992.
