EKSTRAKSI PIGMEN ALGA

Muhammad Kurniawan Dafiq (A1M011030)

ABSTRAKBahan pewarna atau pigmen banyak digunakan oleh industri. Namun masih banyak produsen yang menggunakan bahan pewarna yang dilarang dan berbahaya bagi kesehatan. Pewarna alami merupakan solusi untuk makanan yang lebih sehat dan menyehatkan. Namun, ketersediaan pewarna alami terbatas dan warnanya tidak homogen sehingga tidak cocok digunakan untuk industri makanan dan minuman. Bahan pewarna alami dapat diperoleh dari spesies alga, yaitu tumbuhan tingkat rendah yang hidup di perairan. Spesies alga yang mampu menghasilkan bahan pewarna (pigmen) salah satunya adalah Kappaphycus alvarezii. Pigmen dominan yang terdapat pada algae merah adalah klorofil a, klorofil d, zeaxantin, likopen kriptoxantin, -karoten, -karoten, lutein, dan pikobilin. Tujuan dari praktikum ini adalah : 1) Mempelajari dan mengetahui proses ekstraksi pigmen alga. 2) Mengklasifikasikan pigmen alga. 3) Mengetahui/ mengidentifikasi hasil ekstraksi pigmen alga.Ekstrak pigmen alga didapat dengan menghancurkan alga dalam larutan fosfat buffer yang sudah dibekukan. Kemudian disentrifugasi (300 rpm selama 15 menit) dan diukur nilai absorbansinya pada panjang gelombang 200-700 nm. Kemudian menghitung nilai absorbansi dari sampel pigmen pada panjang gelombang 280, 545, 565, 620 dan 650 nm menggunakan spektrofotometer (Shimadzu UV-1800). Setelah itu, kandungan fikoeritrin, fikosianin dan alofikosianin dalam ekstrak dihitung dan pola absorbansi pigmen yang dihasilkan digambar.Ekstraksi dengan pelarut polar (buffer fosfat) akan mengekstrak senyawa-senyawa polar yang ada dalam sel kering. Warna orange dari sampel pigmen yang digunakan berasal dari kandungan fikoeritrin dalam Kappaphycus alvarezii, dimana fikoeritrin merupakan pigmen yang berwarna merah cerah dan memancarkan warna orange. Hasil perhitungan kandungan fikoeritrin, fikosianin dan alofikosianin pada sampel menunjukkan bahwa kandungan fikoeritrin paling dominan diantara fikosianin dan alofikosianin, yaitu sebesar 0,031 mg/ml. Sedangkan kandungan fikosianin merupakan kandungan yang paling sedikit terdapat pada sampel, yaitu sebesar 9,078 x 10-3 mg/ml dan untuk alofikosianin sebesar 0,022 mg/ml. Kandungan fikoeritrin pada alga dipengaruhi oleh kedalaman alga pada suatu perairan. Semakin dalam alga tumbuh pada suatu perairan semakin banyak pula kandungan fikoeritrinnya.

Keta Kunci : ekstraksi pigmen alga, alga merah, Kappaphycus alvarezii

PENDAHULUANPigmen atau bahan pewarna dibutuhkan oleh industri pangan untuk mewarnai produk makanan agar lebih menarik. Produsen makanan mewarnai produknya karena penampakan produk termasuk warnanya mempengaruhi penerimaan konsumen selain itu penampilan makanan, termasuk warnanya, sangat berpengaruh untuk menggugah selera. Penggunaan pewarna dalam makanan telah diatur oleh pemerintah. Namun, masih ditemukan produsen makanan, terutama pengusaha kecil, yang menggunakan bahan pewarna dilarang dan berbahaya bagi kesehatan. Bahan pewarna yang ditambahkan diantaranya adalah pewarna tekstil yang mempunyai warna yang lebih cerah, stabil selama penyimpanan, dan harganya lebih murah (Syah et al. 2005).Pewarna alami merupakan solusi untuk makanan yang lebih sehat dan menyehatkan. Astawan & Kasih (2008), menjelaskan bahwa warna alami yang ada di tumbuhan memiliki berbagai macam khasiat untuk menjaga kesehatan. Bahkan warna-warni alami ini juga memiliki kemampuan untuk menyembuhkan suatu penyakit. Hal ini merupakan potensi yang dapat dikembangkan dari warna alami yang terdapat pada tanaman.Pewarna alami memiliki kelemahan. Umumnya ketersediaan pewarna alami terbatas dan warnanya tidak homogen sehingga tidak cocok digunakan untuk industri makanan dan minuman. Penggunaan pewarna alami untuk produksi massal juga dapat meningkatkan biaya produksi. Proses produksi juga akan terhambat karena sifat pewarna alami tidak homogen sehingga sulit menghasilkan warna yang stabil (Syah et al. 2005). Namun lebih dari fakta yang dimiliki pewarna alami tersebut, kesehatan manusia jauh lebih bernilai. Oleh karena itu pewarna alami tetap berpotensi untuk dikembangkan.Pewarna alami yang telah dikenal masyarakat Indonesia diantaranya berasal dari daun, buah, batang, dan umbi-umbian. Penggunaan bahan pewarna ini umumnya diajarkan secara turun-temurun dan diolah secara tradisional. Selain dari tanaman tingkat tinggi, bahan pewarna alami juga dapat diperoleh dari spesies alga, yaitu tumbuhan tingkat rendah yang hidup di perairan. Spesies alga yang mampu menghasilkan bahan pewarna (pigmen) salah satunya adalah Kappaphycus alvarezii.Kappaphycus alvarezii merupakan salah satu anggota divisi Rhodophyta yang telah banyak dibudidayakan untuk kepentingan perekonomian. Jenis ini dikenal sebagai penghasil karaginan (karagenofit). Selain mineral, vitamin, polisakarida dan serat, kandungan nutrisi yang penting pada algae merah adalah pigmen. Pigmen dominan yang terdapat pada algae merah adalah klorofil a, klorofil d, zeaxantin, likopen kriptoxantin, -karoten, -karoten, lutein, dan pikobilin (Luning, 1990).Karotenoid merupakan pigmen organik yang terdapat secara alami pada khromoplast dari tanaman, organisme photosintesis seperti alga. Karotenoid merupakan salah satu jenis pewarna pada makanan dan merupakan kelompok pigmen terbesar yang diproduksi di alam dengan produksi tahunan diperkirakan mencapai 100.000.000 ton. Sebagian besar merupakan fucoxantin yang diproduksi dari alga yang hidup di lautan dan juga tiga pigmen utama yaitu lutein, violaxanthin, dan neoxanthin pada daun hijau. Karatenoida memegang dua peranan penting pada tanaman dan alga yaitu untuk menyerap energi cahaya yang akan digunakan dalam proses fotosintesisi dan melindungi klorofil dari fotodamage.Untuk mendapat karotenoid biasa didapat dari ekstraksi beberapa bahan, seperti wortel, broccoli, kulit citrus, Spirulina plantesis , Dunaella sp, Kappaphycus alvarezii, tomat. Warna dari karatenoida banyak menarik perhatian dari berbagai disiplin ilmu karena bermacam-macam fungsi dan sifat yang penting, warnaya berkisar dari kuning pucat sampai orange yang terkait dengan strukturnya. Karena permintaan yang tinggi dari karotenoid juga memunculkan suatu teknologi sintesis karotenoid.Tujuan dari praktikum ini adalah : 1) Mempelajari dan mengetahui proses ekstraksi pigmen alga. 2) Mengklasifikasikan pigmen alga. 3) Mengetahui/ mengidentifikasi hasil ekstraksi pigmen alga.

METODE PRAKTIKUMAlat dan BahanBahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain alga (mikroalga dan makroalga), K2HPO4, KH2PO4, ammonium sulfat, dan aquades.Alat-alat yang digunakan adalah beaker glass, mortar, kertas saring, sentrifuse dan spektrofotometer (Shimadzu UV-1800).

Prosedur KerjaProsedur untuk mengekstrak pigmen alga, yaitu alga dalam larutan 50 mM fosfat buffer dibekukan pada suhu -20oC (freezer). Kemudian alga dikeluarkan sampai larutan buffer kembali menjadi cair, lalu dibekukan kembali dan diulang-ulang sampai diperoleh ekstrak alga (slurry). Slurry yang dihasilkan dihancurkan dengan waring blender atau mortar. Ekstrak sel kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 300 rpm selama 15 menit. Setelah itu, ekstrak agar diukur absorbansinya pada panjang gelombang 200-700 nm. Perhitungan kadar pigmen fikobiliprotein dilakukan dengan pengukuran absorbansi pada panjang gelombang 280, 545, 565, 620 650 nm menggunakan spektrofotometer UV-1800. Kemudian, kandungan fikoeritrin, fikosianin dan alofikosianin dalam ekstrak dihitung dan pola absorbansi pigmen yang dihasilkan digambar.

HASIL DAN PEMBAHASANHasil Pengukuran Nilai Absorbansi Sampel PigmenNoPanjang GelombangAbsorbansi

12802,822

25450,445

35650,488

46200,180

56500,161

Gambar1. Spektrum/pola UV-vis pigmen

Hasil Penghitungan Kandungan Fikoeritrin, Fikosianin dan Alofikosianin pada Sampel Pigmen Fikosianin (mg/ml)= = = = 9,078 x 10-3 mg/ml

Alofokosianin (mg/ml)= = = = 0,022 mg/ml

Fikoeritrin (mg/ml)= = = = 0,031 mg/ml

PembahasanEkstraksi dengan pelarut polar (buffer fosfat) akan mengekstrak senyawa-senyawa polar yang ada dalam sel kering. Senyawa polar yang bisa terambil oleh pelarut air/buffer terdiri dari golongan fikobiliprotein/fikobilin dan protein-protein yang sifatnya larut air. Zat-zat tersebut akan merespon/menyerap cahaya dengan kisaran panjang gelombang 500-730 nm (Arlyza, 2005). Sampel pigmen alga (Kappaphycus alvarezii) yang digunakan berwarna orange. Hal ini dikarenakan sampel pigmen memiliki kandungan fikoeritrin yang paling dominan dibandingkan dengan fikosianin dan alofikosianin. Carra & Heocha (1976) menjelaskan bahwa fikoeritrin merupakan pigmen yang berwarna merah cerah dan memancarkan warna orange, sedangkan fikosianin berwarna biru dan memancarkan warna merah tua. Pigmen orange diduga juga berasal dari -karoten dengan serapan maksimum 490 nm. Serapan pada panjang gelombang 480-490 nm akan menunjukkan warna biru kehijauan orange.Salah satu pigmen dominan pada rumput laut merah adalah fikobilin. Fikobilin merupakan protein yang mempunyai cincin tetrapirol dan termasuk dalam gugus kromofor. Semua kromofor fikobilin mengikat sistein spesifik pada rantai polipetida oleh ikatan-ikatan tioeter (Niu et al., 2006). Fikobilin terdiri dari fikoeritrin, fikosianin, dan allofikosianin.Fikobilin menyerap cahaya pada panjang gelombang 450-650 nm, dengan tiga puncak pada pola spektranya, fikoeritrin menyerap cahaya pada daerah hijau (495-570 nm), fikosianain pada daerah hijau kuning (550-630 nm) dan alofikosianin di daerah orange merah dengan panjang gelombang 650-670 nm (Kawsar et al. 2011). Secara visual, ekstrak pigmen fikoeritrin tampak berwarna merah dan fikosian berwarna biru.Ada ketidaksesuaian hasil yang didapat dengan lieteratur yang ada. Pada panjang gelombang 650-670 nm tidak terdapat puncak penyerapan yang sharusnya merupakan puncak penyerapan alofikosianin. Akan tetapi, untuk fikoeritrin dan fikosianin sesuai dengan literatur. Pada panjang gelombang antara 490-550 terdapat puncak-puncak serapan yang diduga merupakan puncak serapan dari fikoeritrin dimana fikoeritrin memiliki serapan maksimum pada panjang gelombang 495-570 nm. Sedangkan pada panjang gelombang 550-580 juga terdapat puncak serapan yang diduga merupakan puncak serapan dari fikosianin dimana memiliki serapan maksimum pada panjang gelombang 550-630 nm.Hasil perhitungan kandungan fikoeritrin, fikosianin dan alofikosianin pada sampel menunjukkan bahwa kandungan fikoeritrin paling dominan diantara fikosianin dan alofikosianin, yaitu sebesar 0,031 mg/ml. Sedangkan kandungan fikosianin merupakan kandungan yang paling sedikit terdapat pada sampel, yaitu sebesar 9,078 x 10-3 mg/ml dan untuk alofikosianin sebesar 0,022 mg/ml.Fikoeritrin merupakan pigmen yang dihasilkan oleh alga untuk mengantisipasi keterbatasan cahaya dalm perairan. Fikoeritrin merupakan pigmen pelengkap yang berfungsi membantu klorofil-a dalam menyerap cahaya pada proses fotosintesis. jumlah klorofil-a yang rendah kurang mencukupi dalam penyerapan cahaya untuk proses fotosintesis, sehingga memacu pembentukan fikoeritrin yang lebih banyak.Pigmen fikoeritrin mampu menyerap cahaya hijau dan biru (Winarno, 1990). Dawes (1981) juga menjelaskan bahwa cahaya yang dapat menembus perairan yang dalam adalah cahaya dengan panjang gelombang sedang. Cahaya hijau merupakan cahaya yang bergelombang sedang karena mempunyai panjang gelombang 525 nm.Penelitian yang dilakukan oleh Veronika dan M. Izzati menunjukkan bahwa Eucheuma yang ditanam diperairan yang dalam memproduksi fikoeritrin dalam jumlah yang besar, karena cahaya yang banyak tersedia adalah cahaya hijau. Dengan demikian fikoeritrin dapat menyerap energi cahaya yang digunakan untuk proses fotosintesis. Dawes (1981), mengemukakan bahwa perubahan panjang gelombang menyebabkan penambahan pigmen fikoeritrin, hal ini disebut sebagai adaptasi warna atau adaptasi kromatik.Fikoeritrin (PE) merupakan pigmen yang berguna bagi kesehatan, yaitu sebagai antioksidan. pigmen tersebut dapat memperlambat bahkan menghambat oksidasi suatu zat, dapat melindungi sel dari dampak serangan radikal bebas. Selain sebagai antioksidan juga berpotensi sebagai pewarna alami dan label fluorensi yang dapat stabil pada suhu tinggi.PE dapat digunakan untuk mendeteksi jumlah salinan antigen pada permukaan sel. Misalnya, pada pembentukan Epidermal Growth Factor (EGF) atau faktor pertumbuhan epidermal untuk tipe sel yang berbeda-beda dapat diselidiki menggunakan biotinil EGF kompleks dengan antibodi fikoeritrin-label anti-biotin. Niu et al. (2006) mengemukakan bahwa fikobiliprotein dapat digunakan sebagai photosensitizer untuk pengobatan tumor, berpotensi sebagai pengganti Fotofrin (salah satu jenis agen peka cahaya pada terapi fotodinamik).Fikosianin merupakan produk intraseluler berupa pigmen yang memiliki kromofor tetrapirol terbuka (phycobilin), serta berperan penting dalam fotosintesis sebagai pigmen penerima cahaya, terutama pada fotosistem II (PSII) dalam phycobilisom sel Cyanobacteria. Fikosianin dapat dihasilkan dengan memanfaatkan beberapa jenis mikroalga yang mengandung pigmen biru dari kelas mikroalga Cyanophyceae.Fikosianin dapat dijadikan sumber kehidupan bagi makhluk hidup dan merupakan prekursor bagi klorofil dan hemoglobin karena mengandung magnesium dan besi. Fikosianin adalah protein yang memegang peranan penting di dalam reaksi fotosintesis, disamping itu juga sebagai sumber nitrogen dan asam amino.Selanjutnya disebutkan oleh Weil (2000) bahwa fikosianin merupakan pigmen biru yang secara struktural mirip dengan -karoten, yang telah diketahui mampu meningkatkan aksi sistem kekebalan dan berperan aktif melindungi tubuh dari penyakit tertentu Pigmen ini mempunyai fungsi sebagai pewarna alami untuk makanan, kosmetika dan obat-obatan khususnya sebagai pengganti pewarna sintetik dan mampu mengurangi obesitas.Bentuk lain dari Fikosianin adalah alofikosianin, yang merupakan pelengkap biliprotein dalam jumlah sedikit pada mikroalga merah dan hijau-biru. Alofikosianin berfungsi sebagai penyalur energi di lokasi antara lamella klorofil a dan phycobilisom lainnya. Energi cahaya yang diterima phycobilisom siap ditranmisikan oleh alofikosianin ke pusat reaksi. Alofikosianin dan fikosianin terdapat dalam semua jenis mikroalga yang mengandung phycobiliprotein. Kebanyakan dari jenis mikroalga merah, hijau-biru dan kriptomonad mengandung kedua pigmen tersebut dengan salah satunya lebih dominan, misalnya fikosianin dominan dalam alga hijau-biru. Rasio Fikoeritrin dan Fikosianin berbeda-beda tergantung dari kualitas cahaya dan kondisi pertumbuhannya.KESIMPULAN

Ekstraksi dengan pelarut polar (buffer fosfat) akan mengekstrak senyawa-senyawa polar yang ada dalam sel kering. Warna orange dari sampel pigmen yang digunakan berasal dari kandungan fikoeritrin dalam Kappaphycus alvarezii, dimana fikoeritrin merupakan pigmen yang berwarna merah cerah dan memancarkan warna orange. Salah satu pigmen dominan pada rumput laut merah adalah fikobilin. Fikobilin terdiri dari fikoeritrin, fikosianin, dan alofikosianin. Fikoeritrin merupakan pigmen pelengkap yang berfungsi membantu klorofil-a dalam menyerap cahaya pada proses fotosintesis. Fikosianin merupakan produk intraseluler berupa pigmen yang memiliki kromofor tetrapirol terbuka (phycobilin), serta berperan penting dalam fotosintesis sebagai pigmen penerima cahaya. Alofikosianin merupakan pelengkap biliprotein dalam jumlah sedikit pada mikroalga merah dan hijau-biru. Alofikosianin berfungsi sebagai penyalur energi di lokasi antara lamella klorofil a dan phycobilisom lainnya. Rasio Fikoeritrin dan fikosianin berbeda-beda tergantung dari kualitas cahaya dan kondisi pertumbuhannya. Kandungan fikoeritrin pada alga dipengaruhi oleh kedalaman alga pada suatu perairan. Semakin dalam alga tumbuh pada suatu perairan semakin banyak pula kandunga fikoeritrinnya.

SaranUsahakan praktikum dilaksanakan sesuai dengan prosedur yang sudah ada sehingga mahasiswa benar-benar mengerti bagaimana mengekstrak dan mengidentifikasi pigmen alga. Selain itu, cara mengekstrak pigmen alga yang digunakan jangan hanya 1 cara, gunakan minimal 2 cara untuk membandingkan optimalisasi ekstrak pigmen yang dihasilkan.

DAFTAR PUSTAKAAstawan M, Kasih AL. 2008. Khasiat Warna-Warni Makanan. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. Hal 161-184.CARRA and HEOCHA, 1976. The photosynthetic pigments In: Pigment Microbiology, Margalith P.Z. (Ed) Cambridge, England. P. 84-88.Dawes, C.J. 1981. Marine Botany. A Wiley-International Science Publication. United States.Kawsar S. et al. 2011. Protein R-phycoerythrin from marine red alga Amphiroa anceps: extraction, purification and characterization. PHYTOLOGIA BALCANICA. 17(3):347-354.Lning. K. 1990. Seaweeds-Their Environment, Biogeography, and cophysiology. A Wiley-Interscience Publication.Niu Jian-Feng, Guang-ce W., Cheng-Kui T. 2006. Method for large-scale isolation and purification of R-phycoerythrin from red Polysiphonia urceolata Grev. Protein Expression and Purification. 49: 23-31.Suhartono, M.T. dan S. L. Angka. 2000. Bioteknologi Hasil Laut. PKSPL-IPB. Edisi Pertama. P. 64-70.Syah et al. 2005. Manfaat dan Bahaya Bahan Tambahan Pangan. Bogor: Himpunan Alumni Fakultas Teknologi Pertanian IPB.Veronika dan Munifatul Izzati. 2012. Kandungan Klorofil, Fikoeritrin dan Karaginan pada Rumput Laut Euchema spinosum yang Ditanam pada Kedalaman yang Berbeda. Jurnal. http://aprints.undip.ac.id/34268. Diakses tanggal 8 Mei 2014.Weil. A. 2000. Green food Spirulina, Bluegreen algae and Chorella. (online). http://www.wellness.com. Diakses tanggal 8 Mei 2014.Winarno, F.G., 1990., Teknologi Pengolahan Rumput Laut., Pustaka Sinar Harapan., Jakarta. LAMPIRAN

Sentrifuse

Spektrofotometer