Biomassa Dan Polisakarida Mikroalga Porphyridium Cruentum Yang Dipanen Dengan Metode Berbeda Serta Inhibisi Α-Glukosidase
BIOMASSA DAN POLISAKARIDA MIKROLAGA
Porphyridium cruentum YANG DIPANEN DENGAN METODE
BERBEDA SERTA INHIBISI α-GLUKOSIDASE
AZAH FAJRIAH
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Biomassa dan
Polisakarida Mikroalga Porphyridium cruentum yang Dipanen dengan Metode
Berbeda serta Inhibisi α-Glukosidase” adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2016
Azah Fajriah
NIM C34110035
ABSTRAK
AZAH FAJRIAH. Biomassa dan Polisakarida Mikroalga Porphyridium cruentum
yang Dipanen dengan Metode Berbeda serta Inhibisi α-Glukosidase. Dibimbing
oleh IRIANI SETYANINGSIH dan UJU.
Polisakarida dan biomassa Porphyridium cruentum diketahui memiliki aktivitas
dalam menghambat α-glukosidase. Kendala yang dihadapi dalam pengembangan
P. cruentum ialah proses pemanenan. Proses pemanenan dalam penelitian ini
dilakukan menggunakan metode sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi dan
sentrifugasi serta gabungan sedimentasi dan sentrifugasi. Jumlah biomassa kering
dari metode sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi dan sentrifugasi serta gabungan
sedimentasi dan sentrifugasi berturut-turut 0,37 ± 0,01 g/L, 0,58 ± 0,12 g/L, dan
2,53 ± 0,32 g/L dengan nilai IC50 inhibisi α-glukosidase dari masing-masing
ekstrak 209,67 ppm, 98,35 ppm dan 39,52 ppm. Jumlah polisakarida kering dari
metode sentrifugasi, mikrofiltrasi (permeat), gabungan mikrofiltrasi dan
sentrifugasi, serta gabungan sedimentasi dan sentrifugasi berturut-turut 3,44 ±
0,11 g/L, 1,36 ± 0,08 g/L, 1,72 ± 0,12 g/L, dan 2,38 ± 0,85 g/L dengan nilai IC50
inhibisi α-glukosidase dari masing-masing metode 432,17 ppm, 404,58 ppm,
267,68 ppm dan 246,39 ppm.
Kata kunci:
biomassa, inhibisi α-glukosidase,
Porphyridium cruentum.
pemanenan, polisakarida,
ABSTRACT
AZAH FAJRIAH. Biomass and Polysaccharide Porphyridium cruentum
Microalgae from Different Harvested Method and α-Glukosidase Inhibition.
Supervised by IRIANI SETYANINGSIH and UJU.
Porphyridium cruentum polysaccharide and it’s biomass have a activity to inhibit
α-glucosidase. The problem of developing P. cruentum is harvesting process.
Harvesting process in this study used centrifugation method, combination
microfiltration and centrifugation, combination sedimentation and centrifugation.
Dried biomass obtained from centrifugation method, combination microfiltration
and centrifugation, combination sedimentation and centrifugation were 0.37 ±
0.01 g/L, 0.58 ± 0.12 g/L, and 2.53 ± 0.32 g/L respectively with the IC50
inhibition of α-glucosidase from each extract were 209.67 ppm, 98.35 ppm and
39.52 ppm. Dried polysaccharide obtained from centrifugation method,
microfiltration (permeat), combination of microfiltration and centrifugation, and
combination of sedimentation and centrifugation were 3.44 ± 0.11 g/L, 1.36 ±
0.08 g/L, 1.72 ± 0.12 g/L, and 2.38 ± 0.85 g/L respectively with the IC50
inhibition α-glucosidase from each method were 432.17 ppm, 404.58 ppm,
267.68 ppm and 246.39 ppm.
Key words:
biomass, harvesting, polysaccharide, Porphyridium cruentum,
α-glucosidase inhibition
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2016
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atauseluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentinganpendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
BIOMASSA DAN POLISAKARIDA MIKROALGA
Porphyridium cruentum YANG DIPANEN DENGAN METODE
BERBEDA SERTA INHIBISI α-GLUKOSIDASE
AZAH FAJRIAH
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang
berjudul “Biomassa dan Polisakarida Mikroalga Porphyridium cruentum yang
Dipanen dengan Metode Berbeda serta Inhibisi α-Glukosidase”. Penulisan karya
ilmiah ini merupakan salah satu syarat dalam memperoleh gelar sarjana di
Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini terutama kepada:
1 Dr Ir Iriani Setyaningsih, MS dan Dr Eng Uju, SPi, MSi selaku dosen
pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan dan motivasi
2 Dr Ir Sri Purwaningsih, MSi selaku dosen penguji yang telah memberikan
arahan dan saran kepada penulis
3 Prof Dr Ir Joko Santoso, MSi selaku Ketua Departemen Teknologi Hasil
Perairan, dosen pembimbing akademik dan wakil Komisi Pendidikan yang
telah memberikan bimbingan, arahan dan motivasi
4 Dr Desniar, SPi, MSi selaku wakil Komisi Pendidikan yang telah memberikan
arahan dan saran kepada penulis
5 Abi, mama, Kak Lele, Ana, Ayu, Memey yang telah memberikan dukungan
dan motivasi
6 Tim mikroalga (Kak Tiyo, Yunika, Ayu, Mbak Nana), Bili, Farah, Dewi, Rika,
Lina yang telah memberikan bantuan dan motivasi selama penelitian dan
penulisan skripsi
7 Laboran Departemen Teknologi Hasil Perairan dan Fakultas Kedokteran
Hewan serta keluarga Bubulak yang telah memberikan bantuan, kerjasama,
motivasi selama penelitian dan penulisan skripsi
8 Teman-teman THP 48 dan seluruh pihak yang telah membantu dalam
penulisan skripsi ini
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dalam
penyempurnaan karya ilmiah ini, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pihakpihak yang memerlukan.
Bogor, Maret 2016
Azah Fajriah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... viii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................................... 1
Perumusan Masalah ........................................................................................ 2
Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2
Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2
Ruang Lingkup Penelitian .............................................................................. 2
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat ......................................................................................... 3
Bahan ............................................................................................................. 3
Alat ................................................................................................................. 3
Prosedur Penelitian ........................................................................................ 3
Prosedur Analisis ........................................................................................... 5
Analisis Data .................................................................................................. 8
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sel dan Pertumbuhan Mikroalga Porphyridium cruentum............................. 10
Viskositas Kultur Mikroalga Porphyridium cruentum selama
Pertumbuhan ................................................................................................... 11
Biomassa dan Polisakarida Kering pada Metode Panen Berbeda .................. 12
Kadar Air, Kadar Garam dan Kadar Abu ....................................................... 14
Komponen Aktif Ekstrak Biomassa ............................................................... 16
Inhibisi α-Glukosidase dari Biomassa dan Polisakarida ................................ 17
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ..................................................................................................... 19
Saran ............................................................................................................... 20
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 20
LAMPIRAN ........................................................................................................ 25
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. 32
DAFTAR TABEL
1 Kadar air, garam dan abu biomassa P. cruentum ............................................
2 Kadar air, garam dan abu polisakarida P. cruentum........................................
3 Komponen aktif ekstrak biomassa P. cruentum ..............................................
4 Nilai inhibisi α-glukosidase ekstrak biomassa P. cruentum ............................
5 Nilai inhibisi α-glukosidase polisakarida P. cruentum ....................................
14
15
16
18
18
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir prosedur penelitian .....................................................................
2 Sel P. cruentum ...............................................................................................
3 Pertumbuhan P. cruentum ..............................................................................
4 Kultur P. cruentum pada umur yang berbeda ..................................................
5 Viskositas kultur P. cruentum selama pertumbuhan .......................................
6 Pengaruh metode panen berbeda terhadap biomassa kering
P. cruentum......................................................................................................
7 Pengaruh metode panen yang berbeda terhadap polisakarida kering
mikroalga P. cruentum ....................................................................................
8 Biomassa dan supernatan dari metode panen yang berbeda............................
4
10
11
11
11
12
13
19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Komposisi media modifikasi f/2 (Prasetiyo et al. 2015) ................................. 27
2 Uji kenormalan Kolmogorv-Smirnov, homogenitas, analisis ragam
dan uji lanjut Duncan biomassa kering P. cruentum ....................................... 28
3 Uji kenormalan Kolmogorv-Smirnov, homogenitas, analisis ragam
Dan uji lanjut Duncan polisakarida kering P. cruentum ................................. 30
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Mikroalga adalah organisme uniseluler berukuran mikroskopis yang
memiliki kemampuan mengubah energi matahari menjadi energi kimia melalui
jalur fotosintesis. Produksi metabolit dari mikroalga seperti protein, lemak,
karbohidrat, karotenoid atau vitamin dapat dimanfaatkan dalam bidang kesehatan,
pangan, pakan, kosmeseutikal dan energi (Priyadarshani dan Rath 2012).
Porphyridium cruentum merupakan salah satu mikroalga merah bersel satu yang
termasuk divisi Rhodophyta, tidak memiliki komponen selulosa mikrofibril,
namun dinding selnya dibungkus dengan polisakarida sulfat yang membentuk gel.
Selama pertumbuhan pada media cair, bagian luar dari polisakarida mengalami
peleburan dari permukaan sel ke dalam medium (Arad dan Levy-Ontman 2010).
Porphyridium cruentum memiliki keunggulan dengan produksi
polisakaridanya. Polisakarida Porphyridium sp. dilaporkan memiliki beberapa
aktivitas, diantaranya dapat menghambat virus Herpes simplex dengan nilai
inhibisi 80% pada konsentrasi 100 µg/mL (Ginzberg et al. 2007), memiliki efek
sitopatik (CFE50) terhadap virus Varicella zoster pada konsentrasi 0,7 µg/mL
(Huleihel et al. 2001) dan aktivitas antioksidan dengan nilai inhibisi 45% pada
konsentrasi 2 mg/mL (Tanin-Spitzl et al. 2005). Biomassa P. cruentum dan
mikroalga lainnya juga memiliki beberapa aktivitas, diantaranya ekstrak biomassa
P. cruentum pada konsentarasi 6000, 7500, 8000 dan 10000 ppm dapat
menghambat bakteri Escherichia coli, Bacillus subtilis dan Staphylococcus aureus
(Kusmiati dan Agustini 2007), ekstrak biomassa Spirulina platensis memiliki
aktivitas antihiperglikemik dengan nilai inhibisi 50% pada konsentrasi 23 µg/mL
(Gouda et al. 2015), dan penambahan biomassa Spirulina fusiformis 15 mg/kg dan
sukrosa dapat menurunkan tingkat glukosa darah tikus dari 112,8 ± 1,3 menjadi
80,0 ± 0,7 setelah dua jam (Setyaningsih et al. 2015).
Kendala yang umum dihadapi dalam pengembangan polisakarida dan
biomassa P. cruentum yaitu dalam tahap pemanenan. Hal ini disebabkan oleh
ukuran mikroalga yang kecil. Hal ini didukung oleh Vandamme (2013) yang
melaporkan bahwa tantangan terbesar dalam pengembangan mikroalga terdapat
pada proses hilir yaitu pemisahan mikroalga dari media tumbuhnya karena
konsentrasi biomassa pada kultur mikroalga biasanya rendah berkisar dari 0,5 g/L
pada kolam reaktor terbuka hingga 5 g/L pada fotobioreaktor (sistem bioreaktor
yang menjamin tersedianya cahaya dan nutrisi). Metode panen yang umumnya
digunakan untuk produksi mikroalga ialah sentrifugasi. Ahmad et al. (2014)
melaporkan bahwa metode sentrifugasi dapat menghilangkan air sebesar 100%
dengan persentase recovery 99%, namun membutuhkan biaya dan energi yang
tinggi. Metode lainnya yang dapat dilakukan pada proses pemanenan ialah
mikrofiltrasi dan koagulasi.
Penelitian mengenai produksi biomassa dan polisakarida P. cruentum dari
metode pemanenan yang berbeda dan aktivitas inhibisi α-glukosidasenya belum
banyak dilakukan. Inhibisi enzim α-glukosidase merupakan pendekatan terapeutik
dalam pengendalian penyakit diabetes. Diabetes adalah penyakit metabolik yang
ditandai oleh hiperglikemia akibat kerusakan pada sekresi insulin, kerja insulin
2
atau keduanya. Hiperglikemia ialah kondisi konsentrasi glukosa darah yang lebih
tinggi dibandingkan konsentrasi normal (American Diabetes Association 2010).
Pemanenan diduga mempengaruhi aktivitas komponen aktif dari mikroalga.
Metode pemanenan yang efektif sangat dibutuhkan dalam proses kultur yang
berjumlah besar, yaitu metode yang dapat mengurangi biaya, tetapi dapat
meningkatkan produksi mikroalga. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui
pengaruh metode pemanenan yang berbeda terhadap jumlah biomassa dan
polisakarida serta aktivitas inhibisi α-glukosidase.
Perumusan Masalah
Porphyridium cruentum adalah salah satu mikroalga yang memiliki aktivitas
menghambat enzim α-glukosidase. Salah satu kendala dalam kultivasi mikroalga
P. cruentum antara lain metode pemanenan, sehingga perlu dicari solusi metode
pemanenan yang tepat. Metode pemanenan diduga mempengaruhi aktivitas
komponen aktif termasuk aktivitas dalam menghambat α-glukosidase. Penelitian
ini membandingkan beberapa metode pemanenan terhadap jumlah biomassa dan
polisakarida kering serta aktivitas inhibisi α-glukosidase.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1.
Menentukan metode pemanenan terbaik dari P. cruentum
2.
Menentukan aktivitas inhibisi α-glukosidase dari biomassa dan polisakarida
P. cruentum
Manfaat Penelitian
Penelitian ini memberikan manfaat yaitu informasi metode terbaik untuk
pemanenan P. cruentum dalam memperoleh biomassa dan polisakarida. Manfaat
lain dari penelitian ini ialah memberikan informasi aktivitas antihiperglikemik
dari biomassa dan polisakarida P. cruentum.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah kultivasi Porphydium cruentum di
dalam laboratorium meliputi persiapan inokulum, pemanenan biomassa,
pemisahan polisakarida, pengeringan biomassa dan polisakarida serta ekstraksi
biomassa. Ekstrak dilakukan uji kadar air, kadar garam dan kadar abu, uji
fitokimia dan uji aktivitas antihiperglikemik melalui uji inhibisi α-glukosidase.
Polisakarida kering dilakukan uji kadar air, kadar garam dan kadar abu serta uji
aktivitas antihiperglikemik melalui uji inhibisi α-glukosidase.
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai dengan Oktober
2015, bertempat di Laboratorium Bioteknologi Hasil Perairan II, Laboratorium
Mikrobiologi Hasil Perairan dan Laboratorium Biokimia Hasil Perairan,
Departemen Teknologi Hasil Perairan, Laboratorium Biologi Mikro, Departemen
Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Hewan, Fakultas Kedokteran Hewan,
Institut Pertanian Bogor, serta Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah inokulum mikroalga
P. cruentum yang diperoleh dari kultur (inokulum awal diperoleh dari
Laboratorium Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Ancol), media modifikasi f/2
(Lampiran 1), bahan ekstraksi biomassa (metanol (Merck), kertas saring), bahan
uji fitokimia (pereaksi Wagner (Merck), pereaksi Meyer (Merck), pereaksi
Dragendorff (Merck), kloroform (Merck), asam sulfat pekat, anhidrat asetat,
serbuk magnesium, amil alkohol, alkohol 70%, HCl 2N, larutan FeCl3 5 %,
aquades) dan bahan uji inhibisi α–glukosidase (bovine serum albumin (Sigma),
enzim α-glukosidase (Sigma), KH2PO4 (Merck), K2HPO4 (Merck), p-nitrofenil-αD-glukopiranosa (Sigma), Glucobay (Acarbose), Dimethyl Sulfoxide (DMSO)
(Merck)).
Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu akuarium, lampu TL 36 watt
(Phillips), aerator, luksmeter (Lutron LX-101A), timbangan digital (Sartorius),
lampu UV 4-80 watt, viskometer bola jatuh (Gilmont), stopwatch, mikroskop
(Zeiss), spektrofotometer UV-Vis (HITACHI 2800), nylon mess 20 mess,
magnetic stirer (79-1), membran mikrofiltrasi, sentrifugasi (Himac CR21G) (rotor
R20A2), oven (EHRET) dan spektrofotometer ELISA (Epoch).
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian meliputi lima tahap, yaitu: 1) persiapan inokulum dan
kultivasi, 2) pemanenan, 3) presipitasi polisakarida, 4) pengeringan biomassa dan
polisakarida, dan 5) karakterisasi biomassa dan polisakarida kering. Diagram alir
prosedur penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
4
Porphyridium cruentum
Kultivasi dengan fotoperiode
(pencahayaan)
terang:gelap
(12:12) jam
Pengukuran
absorbansi
dan diameter sel
Pengukuran viskositas
Pemanenan
Mikrofiltrasi dan
sentrifugasi
Sentrifugasi
Sedimentasi dan
sentrifugasi
Filtrat
Biomassa
basah
Presipitasi polisakarida
Polisakarida
Pengeringan menggunakan oven
Penghitungan
berat kering
Karakterisasi biomassa dan
polisakarida
Analisis kadar air
Analisis kadar garam
Analisis kadar abu
Analisis fitokimia
Uji inhibisi α-glukosidase
Gambar 1 Diagram alir prosedur penelitian
Persiapan Inokulum dan Kultivasi Mikroalga Porphyridium cruentum
Persiapan inokulum (bibit) dilaksanakan selama 25 hari atau nilai
absorbansi mikroalga telah mencapai lebih dari 0,5. Proses persiapan inokulum
dan kultivasi mikroalga P. cruentum sama, yaitu menggunakan air laut yang telah
disaring, dicampur dengan media yang telah dilarutkan pada 100 mL akuades dan
digunakan 1 mL/L kultivasi. Perbandingan antara air laut dan inokulum yang
digunakan 3:1 (v/v). Wadah yang digunakan untuk persiapan inokulum
menggunakan toples kapasitas 2,5 L sedangkan wadah untuk kultivasi
menggunakan akuarium kapasitas 30 L. Kultivasi inokulum dilakukan pada
kondisi pencahayaan 24 jam sedangkan kultivasi utama dilakukan pada kondisi
pencahayaan 12 jam. Kultivasi dilakukan pada suhu 27-28 ºC dibawah penyinaran
lampu TL 36 Watt, pemberian aerasi dilakukan selama 24 jam, pencahayaan
3.000-5.000 luks, pH 7, salinitas 34,1 ppt.
5
Pemanenan Mikroalga Porphyridium cruentum dengan Berbagai Metode
Biomassa dan polisakarida dipanen pada umur 35 hari mengacu pada
Prasetiyo et al. (2015), yaitu pada akhir fase log akhir. Pemanenan P. cruentum
dilakukan menggunakan beberapa metode, yaitu: 1) sentrifugasi, 2) gabungan
mikrofiltrasi dan sentrifugasi, 3) gabungan sedimentasi dan sentrifugasi. Metode
sentrifugasi dilakukan dengan kecepatan 10000 rpm, pada suhu 4 °C, selama 20
menit (modifikasi Munier et al. 2014). Gabungan metode mikrofiltrasi
menggunakan membran keramik (spesifikasi ukuran pori 0,1 µm), tekanan 1,5 bar
kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 3000 rpm, pada suhu 4 °C selama 3060 menit (modifikasi Ahmad et al. 2012). Gabungan metode sedimentasi
dilakukan secara autosedimentation pada suhu ruang selama tiga hari kemudian
disentrifugasi dengan kecepatan 10000 rpm, pada suhu 4 °C selama 20 menit.
Hasil pemanenan diperoleh biomassa dan supernatan. Biomassa dikeringkan dan
disimpan pada suhu refrigerasi. Supernatan disimpan pada suhu refrigerasi untuk
keperluan presipitasi polisakarida.
Presipitasi Polisakarida Porphyridium cruentum (berdasarkan komunikasi
pribadi dengan Prasetiyo 2015)
Presipitasi polisakarida dilakukan dengan menambahkan KOH 5% pada
filtrat hasil panen dengan perbandingan filtrat:KOH sebesar 1:1,5, kemudian
dilakukan pemisahan polisakarida dan larutannya. Polisakarida yang mengendap
dilakukan pencucian hingga pH 7.
Pengeringan Biomassa (modifikasi Guldhe et al. 2014) dan polisakarida
(modifikasi Ginzberg et al. 2007) Porphyridium cruentum
Biomassa dan polisakarida yang diperoleh dikeringkan menggunakan oven
dengan suhu 40 °C. Biomassa dikeringkan selama 8 jam. Polisakarida dikeringkan
selama 8-12 jam. Hasil pengeringan ditimbang dan dilakukan karakterisasi
biomassa dan polisakarida.
Karakterisasi Biomassa dan Polisakarida Porphyridium cruentum
Karakterisasi biomassa P. cruentum meliputi analisis kadar air, garam dan
abu menggunakan biomassa kering, sedangkan analisis fitokimia dan pengujian
inhibisi α-glukosidase menggunakan ekstrak biomassa. Karakterisasi polisakarida
menggunakan polisakarida kering. Ekstraksi biomassa menggunakan pelarut
metanol dengan perbandingan 1:10 (sampel:pelarut, b/v). Ekstraksi menggunakan
maserasi dengan pengadukan selama 24 jam pada suhu 27-28 °C. Ekstrak disaring
sehingga diperoleh filtrat dan residu. Residu diekstrak kembali menggunakan
metanol dengan perbandingan 1:10 (sampel:pelarut) dan filtrat dievaporasi.
Prosedur tersebut diulang sebanyak 2 kali (modifikasi Murugesan et al. 2015).
Prosedur Analisis
Prosedur analisis diantaranya, yaitu: 1) pengukuran absorbansi, 2)
pengukuran diameter sel, 3) pengukuran viskositas, 4) analisis kadar air, 5)
analisis kadar garam, 6) analisis kadar abu, 7) analisis fitokimia, dan 8) pengujian
inhibisi α-glukosidase.
6
Pengukuran Densitas Optik (Sobczuk et al. 2006)
Pengukuran densitas optik dilakukan setiap hari menggunakan
spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 760 nm. Nilai densitas optik
digunakan untuk menentukan kurva pertumbuhan mikroalga.
Pengukuran Diameter Sel (Scheggia et al. 2008)
Pengukuran diameter sel menggunakan mikroskop cahaya binokuler (Primo
Star, Zeiss) dan digital camera Axio Camera ERC 5S dengan perbesaran 40x10
dan skala 10 µm. Profil dan ukuran sel digunakan untuk mengamati pertumbuhan
mikroalga.
Pengukuran Viskositas
Pengukuran viskositas kultur dilakukan setiap hari. Metode pengukuran
viskositas mengacu pada instruksi viskometer bola jatuh (Gilmont). Penghitungan
viskositas sebagai berikut:
µ = K (pf – p) t
Keterangan:
µ
= viscosity in centipoises (Cp)
pf = densitas bola (gms/L) (8,02 untuk stainless steel)
P
= densitas cairan (g/mL)
K = konstanta viscometer (3,3)
t
= time of descent (menit)
Analisis Kadar Air (SNI 01-2891-1992)
Tahap pertama yang dilakukan untuk menganalisis kadar air adalah
mengeringkan cawan porselen dalam oven pada suhu 105 °C. Cawan tersebut
diletakkan ke dalam desikator dan dibiarkan hingga dingin kemudian ditimbang.
Sebanyak 2 g contoh dimasukkan ke dalam cawan, kemudian dikeringkan dengan
oven pada suhu 105 °C selama 3 jam. Selanjutnya, cawan didinginkan didalam
desikator dan ditimbang kembali. Penghitungan kadar air sebagai berikut:
Kadar air % =
W −W
W −W
×
%
Keterangan:
W1 = Berat cawan kosong (g)
W2 = Berat cawan yang diisi dengan contoh (g)
W3 = Berat cawan dengan contoh yang sudah dikeringkan (g)
Analisis Kadar Garam (SNI 01-2350-1991)
Sampel ditimbang sebanyak 5 g dalam cawan porselen kemudian dibakar.
Setelah itu, diabukan pada suhu 500 °C selama 6 jam. Sampel abu dilarutkan
dengan akuades dalam labu takar 100 mL. Larutan disaring, kemudian sebanyak
10 mL filtrat ditambahkan 5 tetes K2CrO4 5%. Campuran tersebut dititrasi dengan
AgNO3 0,1 N hingga berwarna merah bata. Penghitungan kadar NaCl sebagai
berikut:
7
Kadar NaCl % =
V AgNO3 x N AgNO3 x Bobot ekuivalen NaCl
x FP ×
Berat sampel awal mg
%
Analisis Kadar Abu (SNI 01-2891-1992)
Tahap pertama yang dilakukan untuk menganalisis kadar abu adalah
mengeringkan cawan porselen dalam oven pada suhu 105 °C. Cawan tersebut
diletakkan ke dalam desikator dan dibiarkan hingga dingin kemudian ditimbang.
Sebanyak 2 g contoh dimasukkan ke dalam cawan, kemudian dibakar hingga tidak
berasap lagi. Setelah itu dimasukkan ke dalam tanur pengabuan pada suhu 500 °C
selama 6 jam. Selanjutnya, cawan didinginkan didalam desikator dan ditimbang
kembali. Penghitungan kadar abu sebagai berikut:
Kadar abu % =
W −W
W
×
Keterangan:
W1 = Berat cawan kosong (g)
W2 = Berat contoh (g)
W3 = Berat cawan dengan contoh yang sudah ditanur (g)
%
Analisis Fitokimia (Harborne 1987)
1 Alkaloid
Sejumlah sampel dilarutkan dalam beberapa tetes asam sulfat 2 N kemudian
diuji dengan tiga pereaksi alkaloid yaitu, pereaksi Dragendorff, pereaksi Meyer,
dan pereaksi Wagner. Hasil uji dinyatakan positif bila dengan pereaksi Meyer
terbentuk endapan putih kekuningan, endapan coklat dengan pereaksi Wagner dan
endapan merah hingga jingga dengan pereaksi Dragendorff. Pereaksi Meyer
dibuat dengan cara menambahkan 1,36 g HgCl2 dan 0,50 g KI lalu dilarutkan dan
diencerkan dengan akuades menjadi 100 mL. Pereaksi ini tidak berwarna.
Pereaksi Wagner dibuat dengan cara 10 mL akuades dipipet kemudian
ditambahkan 2,50 g iodin dan 2 g KI lalu dilarutkan dan diencerkan dengan
akuades menjadi 200 mL. Pereaksi ini berwarna coklat. Pereaksi Dragendorff
dibuat dengan cara 0,80 g bismut subnitrat ditambahkan dengan 10 mL asam
asetat dan 40 mL air. Larutan ini dicampur dengan larutan yang dibuat dari 8 g KI
dalam 20 mL air. Sebelum digunakan, 1 volume campuran ini diencerkan dengan
2,30 volume campuran 20 mL asam asetat glasial dan 100 mL air. Pereaksi ini
berwarna jingga.
2 Steroid/triterpenoid
Sejumlah sampel dilarutkan dalam kloroform, kemudian ditambahkan 10
tetes anhidra asetat dan 3 tetes asam sulfat pekat. Larutan berwarna merah yang
terbentuk untuk pertama kali kemudian berubah menjadi biru dan hijau,
menunjukkan adanya senyawa steroid. Larutan yang berwarna ungu menunjukkan
adanya senyawa triterpenoid.
8
3 Flavonoid
Sejumlah sampel ditambahkan serbuk magnesium sebanyak 0,05 mg dan
0,2 mL amil alkohol (campuran asam klorida 37% dan etanol 95% dengan volume
yang sama) dan 2 mL alkohol kemudian campuran dikocok. Warna merah, kuning
atau jingga yang terbentuk pada lapisan amil alkohol menunjukkan adanya
senyawa flavonoid.
4 Saponin (uji busa)
Saponin dapat dideteksi dengan uji busa dalam air panas. Busa yang stabil
selama 30 menit dan tidak hilang pada penambahan 1 tetes HCl 2 N menunjukkan
adanya senyawa saponin.
5 Fenol hidrokuinon
Sejumlah sampel ditambahkan dengan 5 mL etanol 70% dan 2 tetes larutan
FeCl3 5%. Warna hijau atau hijau biru yang terbentuk menunjukkan adanya
senyawa fenol.
6 Tanin
Sejumlah sampel ditambahkan dengan 10 mL air. Larutan dipanaskan
selama 3 menit, selanjutnya disaring. Hasil saringan ditambahkan dengan 10 mL
FeCl31%. Warna hijau kehitaman menunjukkan adanya senyawa tanin.
Uji Inhibisi α-glukosidase (Gouda et al. 2015)
Sampel dilarutkan ke dalam Dimethyl sulfoxide (DMSO) 10%. Sebanyak
0,05 mL p-nitrofenilα-D-glukopiranosa (4 mM) dan 0,025 mL α-glukosidase
(2 U/mL) yang telah diencerkan 25 kali dengan buffer fosfat pH 7 (0,05 M)
ditambahkan ke dalam larutan sampel (1 mL). Campuran reaksi diinkubasi pada
suhu 37 °C selama 15 menit. Reaksi enzim dihentikan dengan penambahan
Na2CO3 (0,2 M) 750 µL. Aktivitas enzimatik dianalisis melalui nilai
absorbansinya pada panjang gelombang 405 nm. Pengujian daya hambat sampel
terhadap aktivitas α-glukosidase dihitung dalam persen inhibisi dengan rumus
sebagai berikut:
Inhibisi % =
Blanko − Kontrol blanko − Sampel − Kontrol sampel
×
Blanko − Kontrol blanko
%
Analisis Data
Analisis data yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak
Lengkap (RAL) dan analisis deskriptif. Uji normalitas dan homogenitas data
dilakukan sebelum data dilakukan analisis ragam. Steel (1989) menyatakan bahwa
anggapan atau asumi yang diperlukan bagi kegunaan yang sah bagi analisis ragam
antara lain ialah sisaannya menyebar normal dan bebas di sekitar nilai-tengah nol
dan ragam yang sama.
Uji normalitas dilakukan untuk mengetahui apakah distribusi galat/sisa
menyebar normal atau tidak normal, apabila nilai P>α(0,05), maka galat
berdistribusi normal. Uji tersebut menggunakan uji Kolmogorov-Smirnov.
9
Uji homogenitas dilakukan untuk mengetahui apakah galat/sisa memiliki
ragam yang sama (homogen) atau tidak, apabila nilai P>α(0,05), maka data
homogen. Uji tersebut menggunakan uji Bartlett.
Galat data yang memiliki sebaran normal dan homogen menunjukkan
bahwa data telah memenuhi asumsi analisis ragam sehingga dapat dilakukan
analisis Rancangan Acak Lengkap (RAL). Rancangan ini digunakan dengan
faktor metode pemanenan terhadap biomassa dan polisakarida kering. Metode
panen menggunakan tiga perlakuan yang masing-masing diulang dua kali, yaitu
sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi dan sentrifugasi, serta gabungan sedimentasi
dan sentrifugasi. Model rancangan tersebut menurut Walpole (2005) sebagai
berikut:
X = μ+ α + ε
Keterangan:
Xij = nilai pengamatan; i = 1,2,3
i
= perbedaan perlakuan (sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi
sentrifugasi, gabungan sedimentasi dan sentrifugasi)
j
= ulangan dari setiap perlakuan (dua ulangan)
µ
= nilai tengah umum
αi
= pengaruh perlakuan ke-i; i = 1,2,3
� ij = pengaruh galat dari perlakuan ke-i pada ulangan ke-j
dan
Hipotesis yang digunakan sebagai berikut:
H0 = perbedaan metode panen memberikan pengaruh yang tidak berbeda
nyata terhadap biomassa dan polisakarida kering
H1 = perbedaan metode panen memberikan pengaruh yang berbeda nyata
terhadap biomassa dan polisakarida kering
Apabila hasil uji yang diperoleh menunjukkan adanya pengaruh yang
berbeda nyata pada selang kepercayaan 95% (α = 0,05), maka dilakukan uji lanjut
Duncan. Rumus uji Duncan menurut Steel (1989) sebagai berikut:
α′ =
−
R p = q α′ . ��̅
−α
p−1
; p = 2,3,...,t
Keterangan:
Rp = wilayah nyata terkecil (least significant ranges)
q α′ = nilai wilayah distudentkan nyata untuk wilayah berganda Duncan (nilai
tabel Duncan)
��̅ = akar dari kuadrat tengah sisa dibagi dengan jumlah ulangan
Analisis data deskriptif digunakan untuk menyajikan data kadar air, kadar
garam, kadar abu dan nilai inhibisi α-glukosidase. Data tersebut disajikan dengan
rata-rata dan standar deviasi.
10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sel dan Pertumbuhan Mikroalga Porphyridium cruentum
Sel mikroalga P. cruentum berdasarkan pengamatan merupakan sel tunggal,
berbentuk bulat, tidak memiliki filamen (non-filamentous) dan dinding sel.
Menurut Arad et al. (1985), mikroalga merah Porphyridium merupakan sumber
penting polisakarida sulfat. Lee (2008) melaporkan bahwa sel P. cruentum terdiri
dari kloroplas, badan golgi, mitokondria, nukleus, pirenoid, pati, gelembung,
mucilage (lendir) dan fikobilisom. Fikoeritrin merupakan jumlah yang paling
banyak sehingga menghasilkan warna kemerah-merahan pada alga. Diamater sel
P. cruentum selama pertumbuhan pada penelitian ini berkisar 8,90 ± 0,88 µm. Sel
P. cruentum disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2 Sel P. cruentum pada umur 15 hari (perbesaran 40x10)
Pertumbuhan mikroalga meliputi beberapa fase, yaitu fase lag, eksponensial,
linear, dan stasioner (Lee et al. 2013). Kurva pertumbuhan P. cruentum
berdasarkan nilai absorbansi menggambarkan fase adaptasi hingga fase
eksponensial disajikan pada Gambar 3. Nilai absorbansi pada umur 0 hari hingga
2 hari berkisar dari 0,23 hingga 0,25 yang menunjukkan fase adaptasi. Nilai
absorbansi cenderung meningkat pada umur 3 hari hingga 60 hari (0,34 hingga
0,82) yang menunjukkan fase eksponensial. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian
Prasetiyo et al. (2015) yang melaporkan bahwa nilai densitas optik P. cruentum
pada kondisi pencahayaan 12 jam cenderung meningkat hingga hari ke-40.
Nilai absorbansi P. cruentum pada umur 40 hari mencapai 0,60
menggunakan reaktor berbentuk tabung (tubular reactor). Djemai-Zoglache et al.
(2011) melaporkan, mikroalga yang dikultivasi menggunakan reaktor permukaan
datar memiliki nilai densitas optik 1 pada umur 40 hari. Penggunaan flat reactor
dilaporkan oleh Xu et al. (2009) memiliki luas permukaan pencahayaan yang
lebih tinggi dibandingkan dengan tubular reactor sehingga penyerapan cahaya
lebih maksimal.
Pertumbuhan mikroalga berdasarkan nilai absorbansi menunjukkan adanya
peningkatan jumlah sel. Hal ini didukung oleh warna kultur P. cruentum selama
pertumbuhan. Kultur P. cruentum berwarna merah terang pada awal kultur dan
berwarna merah pekat pada akhir kultur. Becker (1994) menyatakan bahwa
pertumbuhan pada alga uniseluler adalah peningkatan jumlah organisme dari
11
Absorbansi (-)
proses replikasi yang diikuti oleh sintesis struktur yang baru. Kultur P. cruentum
pada umur yang berbeda disajikan pada Gambar 4.
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Waktu Kultivasi (Hari)
Gambar 3 Pertumbuhan P. cruentum
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 4 Kultur P. cruentum pada umur yang berbeda; (a) umur 0 hari, (b) umur
15 hari, (c) umur 35 hari dan (d) umur 60 hari
Viskositas Kultur Mikroalga Porphyridium cruentum selama Pertumbuhan
Viskositas P. cruentum dari umur 0 hari hingga 60 hari mengalami
peningkatan secara linear dari 1,33 Cp hingga 1,95 Cp dengan rata-rata kenaikan
sebesar 0,0105 Cp/hari. Hal ini sesuai dengan penelitian Arad et al. (1985) yang
melaporkan bahwa viskositas media kultur Porphyridium sp. cenderung
meningkat selama 16 hari pertumbuhan. Viskositas kultur P. cruentum disajikan
pada Gambar 5.
2,50
Viskositas (Cp)
2,25
y = 0,0105x + 1,2298
2,00
1,75
1,50
1,25
1,00
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Waktu Kultivasi (Hari)
Gambar 5 Viskositas kultur P. cruentum selama pertumbuhan
12
Peningkatan nilai viskositas pada kultur menunjukkan semakin banyaknya
jumlah polisakarida yang dikeluarkan ke dalam medium. Hal ini didukung oleh
Arad dan Levy-Ontman (2010) yang melaporkan bahwa pembungkus dinding sel
mikroalga merah berupa polisakarida sulfat yang membentuk gel. Polisakarida
sulfat akan dikeluarkan ke dalam medium cair selama pertumbuhannya.
Viskositas pada hasil penelitian ini mengalami peningkatan yang tidak
signifikan pada fase adaptasi hingga fase eksponensial. Hal ini didukung oleh
Thepenier dan Gudin (1985) yang melaporkan bahwa viskositas polisakarida
terlarut hasil presipitasi P. cruentum mengalami peningkatan yang lambat pada
fase logaritmik, namun peningkatan signifikan terjadi saat sel memasuki fase
stasioner.
Nilai viskositas kultur yang semakin tinggi menunjukkan semakin banyak
polisakarida yang terdapat di dalam media cair pertumbuhan. Hal ini didukung
oleh Prasetiyo et al. (2015) yang melaporkan bahwa P. cruentum dengan kondisi
pencahayaan 12 jam mengalami peningkatan produksi ekstraseluler polisakarida
berkisar dari 450 mg/L pada hari ke-0 hingga 1310 mg/L pada hari ke-40.
Biomassa dan Polisakarida Kering pada Metode Panen Berbeda
Pemanenan biomassa merupakan tahap yang penting untuk memisahkan
antara padatan dengan cairan. Biomassa dapat dipanen dengan berbagai metode,
misalnya sentrifugasi, filtrasi atau sedimentasi gravitasi. Grima et al. (2003)
melaporkan bahwa pemanenan biomassa merupakan masalah yang umum terjadi
karena ukuran diamater sel mikroalga yang kecil (3-30 µm). Metode pemanenan
yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu: sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi
dan sentrifugasi serta gabungan sedimentasi dan sentrifugasi. Pengaruh metode
panen yang berbeda terhadap biomassa kering P. cruentum dapat dilihat pada
Gambar 6.
Biomassa (g/L)
5
4
2,53 ± 0,32b
3
2
1
0,37 ± 0,01a
0,58 ± 0,12a
Sentrifugasi
Mikrofiltrasi
&Sentrifugasi
0
Sedimentasi &
Sentrifugasi
Metode Pemanenan
Gambar 6 Pengaruh metode panen yang berbeda terhadap biomassa kering
P. cruentum. Angka-angka yang diikuti huruf superskrip berbeda (a,
b) pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (p
Porphyridium cruentum YANG DIPANEN DENGAN METODE
BERBEDA SERTA INHIBISI α-GLUKOSIDASE
AZAH FAJRIAH
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Biomassa dan
Polisakarida Mikroalga Porphyridium cruentum yang Dipanen dengan Metode
Berbeda serta Inhibisi α-Glukosidase” adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2016
Azah Fajriah
NIM C34110035
ABSTRAK
AZAH FAJRIAH. Biomassa dan Polisakarida Mikroalga Porphyridium cruentum
yang Dipanen dengan Metode Berbeda serta Inhibisi α-Glukosidase. Dibimbing
oleh IRIANI SETYANINGSIH dan UJU.
Polisakarida dan biomassa Porphyridium cruentum diketahui memiliki aktivitas
dalam menghambat α-glukosidase. Kendala yang dihadapi dalam pengembangan
P. cruentum ialah proses pemanenan. Proses pemanenan dalam penelitian ini
dilakukan menggunakan metode sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi dan
sentrifugasi serta gabungan sedimentasi dan sentrifugasi. Jumlah biomassa kering
dari metode sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi dan sentrifugasi serta gabungan
sedimentasi dan sentrifugasi berturut-turut 0,37 ± 0,01 g/L, 0,58 ± 0,12 g/L, dan
2,53 ± 0,32 g/L dengan nilai IC50 inhibisi α-glukosidase dari masing-masing
ekstrak 209,67 ppm, 98,35 ppm dan 39,52 ppm. Jumlah polisakarida kering dari
metode sentrifugasi, mikrofiltrasi (permeat), gabungan mikrofiltrasi dan
sentrifugasi, serta gabungan sedimentasi dan sentrifugasi berturut-turut 3,44 ±
0,11 g/L, 1,36 ± 0,08 g/L, 1,72 ± 0,12 g/L, dan 2,38 ± 0,85 g/L dengan nilai IC50
inhibisi α-glukosidase dari masing-masing metode 432,17 ppm, 404,58 ppm,
267,68 ppm dan 246,39 ppm.
Kata kunci:
biomassa, inhibisi α-glukosidase,
Porphyridium cruentum.
pemanenan, polisakarida,
ABSTRACT
AZAH FAJRIAH. Biomass and Polysaccharide Porphyridium cruentum
Microalgae from Different Harvested Method and α-Glukosidase Inhibition.
Supervised by IRIANI SETYANINGSIH and UJU.
Porphyridium cruentum polysaccharide and it’s biomass have a activity to inhibit
α-glucosidase. The problem of developing P. cruentum is harvesting process.
Harvesting process in this study used centrifugation method, combination
microfiltration and centrifugation, combination sedimentation and centrifugation.
Dried biomass obtained from centrifugation method, combination microfiltration
and centrifugation, combination sedimentation and centrifugation were 0.37 ±
0.01 g/L, 0.58 ± 0.12 g/L, and 2.53 ± 0.32 g/L respectively with the IC50
inhibition of α-glucosidase from each extract were 209.67 ppm, 98.35 ppm and
39.52 ppm. Dried polysaccharide obtained from centrifugation method,
microfiltration (permeat), combination of microfiltration and centrifugation, and
combination of sedimentation and centrifugation were 3.44 ± 0.11 g/L, 1.36 ±
0.08 g/L, 1.72 ± 0.12 g/L, and 2.38 ± 0.85 g/L respectively with the IC50
inhibition α-glucosidase from each method were 432.17 ppm, 404.58 ppm,
267.68 ppm and 246.39 ppm.
Key words:
biomass, harvesting, polysaccharide, Porphyridium cruentum,
α-glucosidase inhibition
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2016
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atauseluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentinganpendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
BIOMASSA DAN POLISAKARIDA MIKROALGA
Porphyridium cruentum YANG DIPANEN DENGAN METODE
BERBEDA SERTA INHIBISI α-GLUKOSIDASE
AZAH FAJRIAH
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah yang
berjudul “Biomassa dan Polisakarida Mikroalga Porphyridium cruentum yang
Dipanen dengan Metode Berbeda serta Inhibisi α-Glukosidase”. Penulisan karya
ilmiah ini merupakan salah satu syarat dalam memperoleh gelar sarjana di
Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan karya ilmiah ini terutama kepada:
1 Dr Ir Iriani Setyaningsih, MS dan Dr Eng Uju, SPi, MSi selaku dosen
pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan dan motivasi
2 Dr Ir Sri Purwaningsih, MSi selaku dosen penguji yang telah memberikan
arahan dan saran kepada penulis
3 Prof Dr Ir Joko Santoso, MSi selaku Ketua Departemen Teknologi Hasil
Perairan, dosen pembimbing akademik dan wakil Komisi Pendidikan yang
telah memberikan bimbingan, arahan dan motivasi
4 Dr Desniar, SPi, MSi selaku wakil Komisi Pendidikan yang telah memberikan
arahan dan saran kepada penulis
5 Abi, mama, Kak Lele, Ana, Ayu, Memey yang telah memberikan dukungan
dan motivasi
6 Tim mikroalga (Kak Tiyo, Yunika, Ayu, Mbak Nana), Bili, Farah, Dewi, Rika,
Lina yang telah memberikan bantuan dan motivasi selama penelitian dan
penulisan skripsi
7 Laboran Departemen Teknologi Hasil Perairan dan Fakultas Kedokteran
Hewan serta keluarga Bubulak yang telah memberikan bantuan, kerjasama,
motivasi selama penelitian dan penulisan skripsi
8 Teman-teman THP 48 dan seluruh pihak yang telah membantu dalam
penulisan skripsi ini
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dalam
penyempurnaan karya ilmiah ini, semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi pihakpihak yang memerlukan.
Bogor, Maret 2016
Azah Fajriah
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ............................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... viii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ............................................................................................... 1
Perumusan Masalah ........................................................................................ 2
Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2
Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2
Ruang Lingkup Penelitian .............................................................................. 2
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat ......................................................................................... 3
Bahan ............................................................................................................. 3
Alat ................................................................................................................. 3
Prosedur Penelitian ........................................................................................ 3
Prosedur Analisis ........................................................................................... 5
Analisis Data .................................................................................................. 8
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sel dan Pertumbuhan Mikroalga Porphyridium cruentum............................. 10
Viskositas Kultur Mikroalga Porphyridium cruentum selama
Pertumbuhan ................................................................................................... 11
Biomassa dan Polisakarida Kering pada Metode Panen Berbeda .................. 12
Kadar Air, Kadar Garam dan Kadar Abu ....................................................... 14
Komponen Aktif Ekstrak Biomassa ............................................................... 16
Inhibisi α-Glukosidase dari Biomassa dan Polisakarida ................................ 17
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ..................................................................................................... 19
Saran ............................................................................................................... 20
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 20
LAMPIRAN ........................................................................................................ 25
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. 32
DAFTAR TABEL
1 Kadar air, garam dan abu biomassa P. cruentum ............................................
2 Kadar air, garam dan abu polisakarida P. cruentum........................................
3 Komponen aktif ekstrak biomassa P. cruentum ..............................................
4 Nilai inhibisi α-glukosidase ekstrak biomassa P. cruentum ............................
5 Nilai inhibisi α-glukosidase polisakarida P. cruentum ....................................
14
15
16
18
18
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir prosedur penelitian .....................................................................
2 Sel P. cruentum ...............................................................................................
3 Pertumbuhan P. cruentum ..............................................................................
4 Kultur P. cruentum pada umur yang berbeda ..................................................
5 Viskositas kultur P. cruentum selama pertumbuhan .......................................
6 Pengaruh metode panen berbeda terhadap biomassa kering
P. cruentum......................................................................................................
7 Pengaruh metode panen yang berbeda terhadap polisakarida kering
mikroalga P. cruentum ....................................................................................
8 Biomassa dan supernatan dari metode panen yang berbeda............................
4
10
11
11
11
12
13
19
DAFTAR LAMPIRAN
1 Komposisi media modifikasi f/2 (Prasetiyo et al. 2015) ................................. 27
2 Uji kenormalan Kolmogorv-Smirnov, homogenitas, analisis ragam
dan uji lanjut Duncan biomassa kering P. cruentum ....................................... 28
3 Uji kenormalan Kolmogorv-Smirnov, homogenitas, analisis ragam
Dan uji lanjut Duncan polisakarida kering P. cruentum ................................. 30
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Mikroalga adalah organisme uniseluler berukuran mikroskopis yang
memiliki kemampuan mengubah energi matahari menjadi energi kimia melalui
jalur fotosintesis. Produksi metabolit dari mikroalga seperti protein, lemak,
karbohidrat, karotenoid atau vitamin dapat dimanfaatkan dalam bidang kesehatan,
pangan, pakan, kosmeseutikal dan energi (Priyadarshani dan Rath 2012).
Porphyridium cruentum merupakan salah satu mikroalga merah bersel satu yang
termasuk divisi Rhodophyta, tidak memiliki komponen selulosa mikrofibril,
namun dinding selnya dibungkus dengan polisakarida sulfat yang membentuk gel.
Selama pertumbuhan pada media cair, bagian luar dari polisakarida mengalami
peleburan dari permukaan sel ke dalam medium (Arad dan Levy-Ontman 2010).
Porphyridium cruentum memiliki keunggulan dengan produksi
polisakaridanya. Polisakarida Porphyridium sp. dilaporkan memiliki beberapa
aktivitas, diantaranya dapat menghambat virus Herpes simplex dengan nilai
inhibisi 80% pada konsentrasi 100 µg/mL (Ginzberg et al. 2007), memiliki efek
sitopatik (CFE50) terhadap virus Varicella zoster pada konsentrasi 0,7 µg/mL
(Huleihel et al. 2001) dan aktivitas antioksidan dengan nilai inhibisi 45% pada
konsentrasi 2 mg/mL (Tanin-Spitzl et al. 2005). Biomassa P. cruentum dan
mikroalga lainnya juga memiliki beberapa aktivitas, diantaranya ekstrak biomassa
P. cruentum pada konsentarasi 6000, 7500, 8000 dan 10000 ppm dapat
menghambat bakteri Escherichia coli, Bacillus subtilis dan Staphylococcus aureus
(Kusmiati dan Agustini 2007), ekstrak biomassa Spirulina platensis memiliki
aktivitas antihiperglikemik dengan nilai inhibisi 50% pada konsentrasi 23 µg/mL
(Gouda et al. 2015), dan penambahan biomassa Spirulina fusiformis 15 mg/kg dan
sukrosa dapat menurunkan tingkat glukosa darah tikus dari 112,8 ± 1,3 menjadi
80,0 ± 0,7 setelah dua jam (Setyaningsih et al. 2015).
Kendala yang umum dihadapi dalam pengembangan polisakarida dan
biomassa P. cruentum yaitu dalam tahap pemanenan. Hal ini disebabkan oleh
ukuran mikroalga yang kecil. Hal ini didukung oleh Vandamme (2013) yang
melaporkan bahwa tantangan terbesar dalam pengembangan mikroalga terdapat
pada proses hilir yaitu pemisahan mikroalga dari media tumbuhnya karena
konsentrasi biomassa pada kultur mikroalga biasanya rendah berkisar dari 0,5 g/L
pada kolam reaktor terbuka hingga 5 g/L pada fotobioreaktor (sistem bioreaktor
yang menjamin tersedianya cahaya dan nutrisi). Metode panen yang umumnya
digunakan untuk produksi mikroalga ialah sentrifugasi. Ahmad et al. (2014)
melaporkan bahwa metode sentrifugasi dapat menghilangkan air sebesar 100%
dengan persentase recovery 99%, namun membutuhkan biaya dan energi yang
tinggi. Metode lainnya yang dapat dilakukan pada proses pemanenan ialah
mikrofiltrasi dan koagulasi.
Penelitian mengenai produksi biomassa dan polisakarida P. cruentum dari
metode pemanenan yang berbeda dan aktivitas inhibisi α-glukosidasenya belum
banyak dilakukan. Inhibisi enzim α-glukosidase merupakan pendekatan terapeutik
dalam pengendalian penyakit diabetes. Diabetes adalah penyakit metabolik yang
ditandai oleh hiperglikemia akibat kerusakan pada sekresi insulin, kerja insulin
2
atau keduanya. Hiperglikemia ialah kondisi konsentrasi glukosa darah yang lebih
tinggi dibandingkan konsentrasi normal (American Diabetes Association 2010).
Pemanenan diduga mempengaruhi aktivitas komponen aktif dari mikroalga.
Metode pemanenan yang efektif sangat dibutuhkan dalam proses kultur yang
berjumlah besar, yaitu metode yang dapat mengurangi biaya, tetapi dapat
meningkatkan produksi mikroalga. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui
pengaruh metode pemanenan yang berbeda terhadap jumlah biomassa dan
polisakarida serta aktivitas inhibisi α-glukosidase.
Perumusan Masalah
Porphyridium cruentum adalah salah satu mikroalga yang memiliki aktivitas
menghambat enzim α-glukosidase. Salah satu kendala dalam kultivasi mikroalga
P. cruentum antara lain metode pemanenan, sehingga perlu dicari solusi metode
pemanenan yang tepat. Metode pemanenan diduga mempengaruhi aktivitas
komponen aktif termasuk aktivitas dalam menghambat α-glukosidase. Penelitian
ini membandingkan beberapa metode pemanenan terhadap jumlah biomassa dan
polisakarida kering serta aktivitas inhibisi α-glukosidase.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1.
Menentukan metode pemanenan terbaik dari P. cruentum
2.
Menentukan aktivitas inhibisi α-glukosidase dari biomassa dan polisakarida
P. cruentum
Manfaat Penelitian
Penelitian ini memberikan manfaat yaitu informasi metode terbaik untuk
pemanenan P. cruentum dalam memperoleh biomassa dan polisakarida. Manfaat
lain dari penelitian ini ialah memberikan informasi aktivitas antihiperglikemik
dari biomassa dan polisakarida P. cruentum.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah kultivasi Porphydium cruentum di
dalam laboratorium meliputi persiapan inokulum, pemanenan biomassa,
pemisahan polisakarida, pengeringan biomassa dan polisakarida serta ekstraksi
biomassa. Ekstrak dilakukan uji kadar air, kadar garam dan kadar abu, uji
fitokimia dan uji aktivitas antihiperglikemik melalui uji inhibisi α-glukosidase.
Polisakarida kering dilakukan uji kadar air, kadar garam dan kadar abu serta uji
aktivitas antihiperglikemik melalui uji inhibisi α-glukosidase.
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai dengan Oktober
2015, bertempat di Laboratorium Bioteknologi Hasil Perairan II, Laboratorium
Mikrobiologi Hasil Perairan dan Laboratorium Biokimia Hasil Perairan,
Departemen Teknologi Hasil Perairan, Laboratorium Biologi Mikro, Departemen
Manajemen Sumberdaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Hewan, Fakultas Kedokteran Hewan,
Institut Pertanian Bogor, serta Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah inokulum mikroalga
P. cruentum yang diperoleh dari kultur (inokulum awal diperoleh dari
Laboratorium Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Ancol), media modifikasi f/2
(Lampiran 1), bahan ekstraksi biomassa (metanol (Merck), kertas saring), bahan
uji fitokimia (pereaksi Wagner (Merck), pereaksi Meyer (Merck), pereaksi
Dragendorff (Merck), kloroform (Merck), asam sulfat pekat, anhidrat asetat,
serbuk magnesium, amil alkohol, alkohol 70%, HCl 2N, larutan FeCl3 5 %,
aquades) dan bahan uji inhibisi α–glukosidase (bovine serum albumin (Sigma),
enzim α-glukosidase (Sigma), KH2PO4 (Merck), K2HPO4 (Merck), p-nitrofenil-αD-glukopiranosa (Sigma), Glucobay (Acarbose), Dimethyl Sulfoxide (DMSO)
(Merck)).
Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu akuarium, lampu TL 36 watt
(Phillips), aerator, luksmeter (Lutron LX-101A), timbangan digital (Sartorius),
lampu UV 4-80 watt, viskometer bola jatuh (Gilmont), stopwatch, mikroskop
(Zeiss), spektrofotometer UV-Vis (HITACHI 2800), nylon mess 20 mess,
magnetic stirer (79-1), membran mikrofiltrasi, sentrifugasi (Himac CR21G) (rotor
R20A2), oven (EHRET) dan spektrofotometer ELISA (Epoch).
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian meliputi lima tahap, yaitu: 1) persiapan inokulum dan
kultivasi, 2) pemanenan, 3) presipitasi polisakarida, 4) pengeringan biomassa dan
polisakarida, dan 5) karakterisasi biomassa dan polisakarida kering. Diagram alir
prosedur penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
4
Porphyridium cruentum
Kultivasi dengan fotoperiode
(pencahayaan)
terang:gelap
(12:12) jam
Pengukuran
absorbansi
dan diameter sel
Pengukuran viskositas
Pemanenan
Mikrofiltrasi dan
sentrifugasi
Sentrifugasi
Sedimentasi dan
sentrifugasi
Filtrat
Biomassa
basah
Presipitasi polisakarida
Polisakarida
Pengeringan menggunakan oven
Penghitungan
berat kering
Karakterisasi biomassa dan
polisakarida
Analisis kadar air
Analisis kadar garam
Analisis kadar abu
Analisis fitokimia
Uji inhibisi α-glukosidase
Gambar 1 Diagram alir prosedur penelitian
Persiapan Inokulum dan Kultivasi Mikroalga Porphyridium cruentum
Persiapan inokulum (bibit) dilaksanakan selama 25 hari atau nilai
absorbansi mikroalga telah mencapai lebih dari 0,5. Proses persiapan inokulum
dan kultivasi mikroalga P. cruentum sama, yaitu menggunakan air laut yang telah
disaring, dicampur dengan media yang telah dilarutkan pada 100 mL akuades dan
digunakan 1 mL/L kultivasi. Perbandingan antara air laut dan inokulum yang
digunakan 3:1 (v/v). Wadah yang digunakan untuk persiapan inokulum
menggunakan toples kapasitas 2,5 L sedangkan wadah untuk kultivasi
menggunakan akuarium kapasitas 30 L. Kultivasi inokulum dilakukan pada
kondisi pencahayaan 24 jam sedangkan kultivasi utama dilakukan pada kondisi
pencahayaan 12 jam. Kultivasi dilakukan pada suhu 27-28 ºC dibawah penyinaran
lampu TL 36 Watt, pemberian aerasi dilakukan selama 24 jam, pencahayaan
3.000-5.000 luks, pH 7, salinitas 34,1 ppt.
5
Pemanenan Mikroalga Porphyridium cruentum dengan Berbagai Metode
Biomassa dan polisakarida dipanen pada umur 35 hari mengacu pada
Prasetiyo et al. (2015), yaitu pada akhir fase log akhir. Pemanenan P. cruentum
dilakukan menggunakan beberapa metode, yaitu: 1) sentrifugasi, 2) gabungan
mikrofiltrasi dan sentrifugasi, 3) gabungan sedimentasi dan sentrifugasi. Metode
sentrifugasi dilakukan dengan kecepatan 10000 rpm, pada suhu 4 °C, selama 20
menit (modifikasi Munier et al. 2014). Gabungan metode mikrofiltrasi
menggunakan membran keramik (spesifikasi ukuran pori 0,1 µm), tekanan 1,5 bar
kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 3000 rpm, pada suhu 4 °C selama 3060 menit (modifikasi Ahmad et al. 2012). Gabungan metode sedimentasi
dilakukan secara autosedimentation pada suhu ruang selama tiga hari kemudian
disentrifugasi dengan kecepatan 10000 rpm, pada suhu 4 °C selama 20 menit.
Hasil pemanenan diperoleh biomassa dan supernatan. Biomassa dikeringkan dan
disimpan pada suhu refrigerasi. Supernatan disimpan pada suhu refrigerasi untuk
keperluan presipitasi polisakarida.
Presipitasi Polisakarida Porphyridium cruentum (berdasarkan komunikasi
pribadi dengan Prasetiyo 2015)
Presipitasi polisakarida dilakukan dengan menambahkan KOH 5% pada
filtrat hasil panen dengan perbandingan filtrat:KOH sebesar 1:1,5, kemudian
dilakukan pemisahan polisakarida dan larutannya. Polisakarida yang mengendap
dilakukan pencucian hingga pH 7.
Pengeringan Biomassa (modifikasi Guldhe et al. 2014) dan polisakarida
(modifikasi Ginzberg et al. 2007) Porphyridium cruentum
Biomassa dan polisakarida yang diperoleh dikeringkan menggunakan oven
dengan suhu 40 °C. Biomassa dikeringkan selama 8 jam. Polisakarida dikeringkan
selama 8-12 jam. Hasil pengeringan ditimbang dan dilakukan karakterisasi
biomassa dan polisakarida.
Karakterisasi Biomassa dan Polisakarida Porphyridium cruentum
Karakterisasi biomassa P. cruentum meliputi analisis kadar air, garam dan
abu menggunakan biomassa kering, sedangkan analisis fitokimia dan pengujian
inhibisi α-glukosidase menggunakan ekstrak biomassa. Karakterisasi polisakarida
menggunakan polisakarida kering. Ekstraksi biomassa menggunakan pelarut
metanol dengan perbandingan 1:10 (sampel:pelarut, b/v). Ekstraksi menggunakan
maserasi dengan pengadukan selama 24 jam pada suhu 27-28 °C. Ekstrak disaring
sehingga diperoleh filtrat dan residu. Residu diekstrak kembali menggunakan
metanol dengan perbandingan 1:10 (sampel:pelarut) dan filtrat dievaporasi.
Prosedur tersebut diulang sebanyak 2 kali (modifikasi Murugesan et al. 2015).
Prosedur Analisis
Prosedur analisis diantaranya, yaitu: 1) pengukuran absorbansi, 2)
pengukuran diameter sel, 3) pengukuran viskositas, 4) analisis kadar air, 5)
analisis kadar garam, 6) analisis kadar abu, 7) analisis fitokimia, dan 8) pengujian
inhibisi α-glukosidase.
6
Pengukuran Densitas Optik (Sobczuk et al. 2006)
Pengukuran densitas optik dilakukan setiap hari menggunakan
spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 760 nm. Nilai densitas optik
digunakan untuk menentukan kurva pertumbuhan mikroalga.
Pengukuran Diameter Sel (Scheggia et al. 2008)
Pengukuran diameter sel menggunakan mikroskop cahaya binokuler (Primo
Star, Zeiss) dan digital camera Axio Camera ERC 5S dengan perbesaran 40x10
dan skala 10 µm. Profil dan ukuran sel digunakan untuk mengamati pertumbuhan
mikroalga.
Pengukuran Viskositas
Pengukuran viskositas kultur dilakukan setiap hari. Metode pengukuran
viskositas mengacu pada instruksi viskometer bola jatuh (Gilmont). Penghitungan
viskositas sebagai berikut:
µ = K (pf – p) t
Keterangan:
µ
= viscosity in centipoises (Cp)
pf = densitas bola (gms/L) (8,02 untuk stainless steel)
P
= densitas cairan (g/mL)
K = konstanta viscometer (3,3)
t
= time of descent (menit)
Analisis Kadar Air (SNI 01-2891-1992)
Tahap pertama yang dilakukan untuk menganalisis kadar air adalah
mengeringkan cawan porselen dalam oven pada suhu 105 °C. Cawan tersebut
diletakkan ke dalam desikator dan dibiarkan hingga dingin kemudian ditimbang.
Sebanyak 2 g contoh dimasukkan ke dalam cawan, kemudian dikeringkan dengan
oven pada suhu 105 °C selama 3 jam. Selanjutnya, cawan didinginkan didalam
desikator dan ditimbang kembali. Penghitungan kadar air sebagai berikut:
Kadar air % =
W −W
W −W
×
%
Keterangan:
W1 = Berat cawan kosong (g)
W2 = Berat cawan yang diisi dengan contoh (g)
W3 = Berat cawan dengan contoh yang sudah dikeringkan (g)
Analisis Kadar Garam (SNI 01-2350-1991)
Sampel ditimbang sebanyak 5 g dalam cawan porselen kemudian dibakar.
Setelah itu, diabukan pada suhu 500 °C selama 6 jam. Sampel abu dilarutkan
dengan akuades dalam labu takar 100 mL. Larutan disaring, kemudian sebanyak
10 mL filtrat ditambahkan 5 tetes K2CrO4 5%. Campuran tersebut dititrasi dengan
AgNO3 0,1 N hingga berwarna merah bata. Penghitungan kadar NaCl sebagai
berikut:
7
Kadar NaCl % =
V AgNO3 x N AgNO3 x Bobot ekuivalen NaCl
x FP ×
Berat sampel awal mg
%
Analisis Kadar Abu (SNI 01-2891-1992)
Tahap pertama yang dilakukan untuk menganalisis kadar abu adalah
mengeringkan cawan porselen dalam oven pada suhu 105 °C. Cawan tersebut
diletakkan ke dalam desikator dan dibiarkan hingga dingin kemudian ditimbang.
Sebanyak 2 g contoh dimasukkan ke dalam cawan, kemudian dibakar hingga tidak
berasap lagi. Setelah itu dimasukkan ke dalam tanur pengabuan pada suhu 500 °C
selama 6 jam. Selanjutnya, cawan didinginkan didalam desikator dan ditimbang
kembali. Penghitungan kadar abu sebagai berikut:
Kadar abu % =
W −W
W
×
Keterangan:
W1 = Berat cawan kosong (g)
W2 = Berat contoh (g)
W3 = Berat cawan dengan contoh yang sudah ditanur (g)
%
Analisis Fitokimia (Harborne 1987)
1 Alkaloid
Sejumlah sampel dilarutkan dalam beberapa tetes asam sulfat 2 N kemudian
diuji dengan tiga pereaksi alkaloid yaitu, pereaksi Dragendorff, pereaksi Meyer,
dan pereaksi Wagner. Hasil uji dinyatakan positif bila dengan pereaksi Meyer
terbentuk endapan putih kekuningan, endapan coklat dengan pereaksi Wagner dan
endapan merah hingga jingga dengan pereaksi Dragendorff. Pereaksi Meyer
dibuat dengan cara menambahkan 1,36 g HgCl2 dan 0,50 g KI lalu dilarutkan dan
diencerkan dengan akuades menjadi 100 mL. Pereaksi ini tidak berwarna.
Pereaksi Wagner dibuat dengan cara 10 mL akuades dipipet kemudian
ditambahkan 2,50 g iodin dan 2 g KI lalu dilarutkan dan diencerkan dengan
akuades menjadi 200 mL. Pereaksi ini berwarna coklat. Pereaksi Dragendorff
dibuat dengan cara 0,80 g bismut subnitrat ditambahkan dengan 10 mL asam
asetat dan 40 mL air. Larutan ini dicampur dengan larutan yang dibuat dari 8 g KI
dalam 20 mL air. Sebelum digunakan, 1 volume campuran ini diencerkan dengan
2,30 volume campuran 20 mL asam asetat glasial dan 100 mL air. Pereaksi ini
berwarna jingga.
2 Steroid/triterpenoid
Sejumlah sampel dilarutkan dalam kloroform, kemudian ditambahkan 10
tetes anhidra asetat dan 3 tetes asam sulfat pekat. Larutan berwarna merah yang
terbentuk untuk pertama kali kemudian berubah menjadi biru dan hijau,
menunjukkan adanya senyawa steroid. Larutan yang berwarna ungu menunjukkan
adanya senyawa triterpenoid.
8
3 Flavonoid
Sejumlah sampel ditambahkan serbuk magnesium sebanyak 0,05 mg dan
0,2 mL amil alkohol (campuran asam klorida 37% dan etanol 95% dengan volume
yang sama) dan 2 mL alkohol kemudian campuran dikocok. Warna merah, kuning
atau jingga yang terbentuk pada lapisan amil alkohol menunjukkan adanya
senyawa flavonoid.
4 Saponin (uji busa)
Saponin dapat dideteksi dengan uji busa dalam air panas. Busa yang stabil
selama 30 menit dan tidak hilang pada penambahan 1 tetes HCl 2 N menunjukkan
adanya senyawa saponin.
5 Fenol hidrokuinon
Sejumlah sampel ditambahkan dengan 5 mL etanol 70% dan 2 tetes larutan
FeCl3 5%. Warna hijau atau hijau biru yang terbentuk menunjukkan adanya
senyawa fenol.
6 Tanin
Sejumlah sampel ditambahkan dengan 10 mL air. Larutan dipanaskan
selama 3 menit, selanjutnya disaring. Hasil saringan ditambahkan dengan 10 mL
FeCl31%. Warna hijau kehitaman menunjukkan adanya senyawa tanin.
Uji Inhibisi α-glukosidase (Gouda et al. 2015)
Sampel dilarutkan ke dalam Dimethyl sulfoxide (DMSO) 10%. Sebanyak
0,05 mL p-nitrofenilα-D-glukopiranosa (4 mM) dan 0,025 mL α-glukosidase
(2 U/mL) yang telah diencerkan 25 kali dengan buffer fosfat pH 7 (0,05 M)
ditambahkan ke dalam larutan sampel (1 mL). Campuran reaksi diinkubasi pada
suhu 37 °C selama 15 menit. Reaksi enzim dihentikan dengan penambahan
Na2CO3 (0,2 M) 750 µL. Aktivitas enzimatik dianalisis melalui nilai
absorbansinya pada panjang gelombang 405 nm. Pengujian daya hambat sampel
terhadap aktivitas α-glukosidase dihitung dalam persen inhibisi dengan rumus
sebagai berikut:
Inhibisi % =
Blanko − Kontrol blanko − Sampel − Kontrol sampel
×
Blanko − Kontrol blanko
%
Analisis Data
Analisis data yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak
Lengkap (RAL) dan analisis deskriptif. Uji normalitas dan homogenitas data
dilakukan sebelum data dilakukan analisis ragam. Steel (1989) menyatakan bahwa
anggapan atau asumi yang diperlukan bagi kegunaan yang sah bagi analisis ragam
antara lain ialah sisaannya menyebar normal dan bebas di sekitar nilai-tengah nol
dan ragam yang sama.
Uji normalitas dilakukan untuk mengetahui apakah distribusi galat/sisa
menyebar normal atau tidak normal, apabila nilai P>α(0,05), maka galat
berdistribusi normal. Uji tersebut menggunakan uji Kolmogorov-Smirnov.
9
Uji homogenitas dilakukan untuk mengetahui apakah galat/sisa memiliki
ragam yang sama (homogen) atau tidak, apabila nilai P>α(0,05), maka data
homogen. Uji tersebut menggunakan uji Bartlett.
Galat data yang memiliki sebaran normal dan homogen menunjukkan
bahwa data telah memenuhi asumsi analisis ragam sehingga dapat dilakukan
analisis Rancangan Acak Lengkap (RAL). Rancangan ini digunakan dengan
faktor metode pemanenan terhadap biomassa dan polisakarida kering. Metode
panen menggunakan tiga perlakuan yang masing-masing diulang dua kali, yaitu
sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi dan sentrifugasi, serta gabungan sedimentasi
dan sentrifugasi. Model rancangan tersebut menurut Walpole (2005) sebagai
berikut:
X = μ+ α + ε
Keterangan:
Xij = nilai pengamatan; i = 1,2,3
i
= perbedaan perlakuan (sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi
sentrifugasi, gabungan sedimentasi dan sentrifugasi)
j
= ulangan dari setiap perlakuan (dua ulangan)
µ
= nilai tengah umum
αi
= pengaruh perlakuan ke-i; i = 1,2,3
� ij = pengaruh galat dari perlakuan ke-i pada ulangan ke-j
dan
Hipotesis yang digunakan sebagai berikut:
H0 = perbedaan metode panen memberikan pengaruh yang tidak berbeda
nyata terhadap biomassa dan polisakarida kering
H1 = perbedaan metode panen memberikan pengaruh yang berbeda nyata
terhadap biomassa dan polisakarida kering
Apabila hasil uji yang diperoleh menunjukkan adanya pengaruh yang
berbeda nyata pada selang kepercayaan 95% (α = 0,05), maka dilakukan uji lanjut
Duncan. Rumus uji Duncan menurut Steel (1989) sebagai berikut:
α′ =
−
R p = q α′ . ��̅
−α
p−1
; p = 2,3,...,t
Keterangan:
Rp = wilayah nyata terkecil (least significant ranges)
q α′ = nilai wilayah distudentkan nyata untuk wilayah berganda Duncan (nilai
tabel Duncan)
��̅ = akar dari kuadrat tengah sisa dibagi dengan jumlah ulangan
Analisis data deskriptif digunakan untuk menyajikan data kadar air, kadar
garam, kadar abu dan nilai inhibisi α-glukosidase. Data tersebut disajikan dengan
rata-rata dan standar deviasi.
10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sel dan Pertumbuhan Mikroalga Porphyridium cruentum
Sel mikroalga P. cruentum berdasarkan pengamatan merupakan sel tunggal,
berbentuk bulat, tidak memiliki filamen (non-filamentous) dan dinding sel.
Menurut Arad et al. (1985), mikroalga merah Porphyridium merupakan sumber
penting polisakarida sulfat. Lee (2008) melaporkan bahwa sel P. cruentum terdiri
dari kloroplas, badan golgi, mitokondria, nukleus, pirenoid, pati, gelembung,
mucilage (lendir) dan fikobilisom. Fikoeritrin merupakan jumlah yang paling
banyak sehingga menghasilkan warna kemerah-merahan pada alga. Diamater sel
P. cruentum selama pertumbuhan pada penelitian ini berkisar 8,90 ± 0,88 µm. Sel
P. cruentum disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2 Sel P. cruentum pada umur 15 hari (perbesaran 40x10)
Pertumbuhan mikroalga meliputi beberapa fase, yaitu fase lag, eksponensial,
linear, dan stasioner (Lee et al. 2013). Kurva pertumbuhan P. cruentum
berdasarkan nilai absorbansi menggambarkan fase adaptasi hingga fase
eksponensial disajikan pada Gambar 3. Nilai absorbansi pada umur 0 hari hingga
2 hari berkisar dari 0,23 hingga 0,25 yang menunjukkan fase adaptasi. Nilai
absorbansi cenderung meningkat pada umur 3 hari hingga 60 hari (0,34 hingga
0,82) yang menunjukkan fase eksponensial. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian
Prasetiyo et al. (2015) yang melaporkan bahwa nilai densitas optik P. cruentum
pada kondisi pencahayaan 12 jam cenderung meningkat hingga hari ke-40.
Nilai absorbansi P. cruentum pada umur 40 hari mencapai 0,60
menggunakan reaktor berbentuk tabung (tubular reactor). Djemai-Zoglache et al.
(2011) melaporkan, mikroalga yang dikultivasi menggunakan reaktor permukaan
datar memiliki nilai densitas optik 1 pada umur 40 hari. Penggunaan flat reactor
dilaporkan oleh Xu et al. (2009) memiliki luas permukaan pencahayaan yang
lebih tinggi dibandingkan dengan tubular reactor sehingga penyerapan cahaya
lebih maksimal.
Pertumbuhan mikroalga berdasarkan nilai absorbansi menunjukkan adanya
peningkatan jumlah sel. Hal ini didukung oleh warna kultur P. cruentum selama
pertumbuhan. Kultur P. cruentum berwarna merah terang pada awal kultur dan
berwarna merah pekat pada akhir kultur. Becker (1994) menyatakan bahwa
pertumbuhan pada alga uniseluler adalah peningkatan jumlah organisme dari
11
Absorbansi (-)
proses replikasi yang diikuti oleh sintesis struktur yang baru. Kultur P. cruentum
pada umur yang berbeda disajikan pada Gambar 4.
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Waktu Kultivasi (Hari)
Gambar 3 Pertumbuhan P. cruentum
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 4 Kultur P. cruentum pada umur yang berbeda; (a) umur 0 hari, (b) umur
15 hari, (c) umur 35 hari dan (d) umur 60 hari
Viskositas Kultur Mikroalga Porphyridium cruentum selama Pertumbuhan
Viskositas P. cruentum dari umur 0 hari hingga 60 hari mengalami
peningkatan secara linear dari 1,33 Cp hingga 1,95 Cp dengan rata-rata kenaikan
sebesar 0,0105 Cp/hari. Hal ini sesuai dengan penelitian Arad et al. (1985) yang
melaporkan bahwa viskositas media kultur Porphyridium sp. cenderung
meningkat selama 16 hari pertumbuhan. Viskositas kultur P. cruentum disajikan
pada Gambar 5.
2,50
Viskositas (Cp)
2,25
y = 0,0105x + 1,2298
2,00
1,75
1,50
1,25
1,00
0
5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Waktu Kultivasi (Hari)
Gambar 5 Viskositas kultur P. cruentum selama pertumbuhan
12
Peningkatan nilai viskositas pada kultur menunjukkan semakin banyaknya
jumlah polisakarida yang dikeluarkan ke dalam medium. Hal ini didukung oleh
Arad dan Levy-Ontman (2010) yang melaporkan bahwa pembungkus dinding sel
mikroalga merah berupa polisakarida sulfat yang membentuk gel. Polisakarida
sulfat akan dikeluarkan ke dalam medium cair selama pertumbuhannya.
Viskositas pada hasil penelitian ini mengalami peningkatan yang tidak
signifikan pada fase adaptasi hingga fase eksponensial. Hal ini didukung oleh
Thepenier dan Gudin (1985) yang melaporkan bahwa viskositas polisakarida
terlarut hasil presipitasi P. cruentum mengalami peningkatan yang lambat pada
fase logaritmik, namun peningkatan signifikan terjadi saat sel memasuki fase
stasioner.
Nilai viskositas kultur yang semakin tinggi menunjukkan semakin banyak
polisakarida yang terdapat di dalam media cair pertumbuhan. Hal ini didukung
oleh Prasetiyo et al. (2015) yang melaporkan bahwa P. cruentum dengan kondisi
pencahayaan 12 jam mengalami peningkatan produksi ekstraseluler polisakarida
berkisar dari 450 mg/L pada hari ke-0 hingga 1310 mg/L pada hari ke-40.
Biomassa dan Polisakarida Kering pada Metode Panen Berbeda
Pemanenan biomassa merupakan tahap yang penting untuk memisahkan
antara padatan dengan cairan. Biomassa dapat dipanen dengan berbagai metode,
misalnya sentrifugasi, filtrasi atau sedimentasi gravitasi. Grima et al. (2003)
melaporkan bahwa pemanenan biomassa merupakan masalah yang umum terjadi
karena ukuran diamater sel mikroalga yang kecil (3-30 µm). Metode pemanenan
yang dilakukan dalam penelitian ini, yaitu: sentrifugasi, gabungan mikrofiltrasi
dan sentrifugasi serta gabungan sedimentasi dan sentrifugasi. Pengaruh metode
panen yang berbeda terhadap biomassa kering P. cruentum dapat dilihat pada
Gambar 6.
Biomassa (g/L)
5
4
2,53 ± 0,32b
3
2
1
0,37 ± 0,01a
0,58 ± 0,12a
Sentrifugasi
Mikrofiltrasi
&Sentrifugasi
0
Sedimentasi &
Sentrifugasi
Metode Pemanenan
Gambar 6 Pengaruh metode panen yang berbeda terhadap biomassa kering
P. cruentum. Angka-angka yang diikuti huruf superskrip berbeda (a,
b) pada baris yang sama menunjukkan berbeda nyata (p