phycocyanin dari mikroalga bernilai ekonomis tinggi sebagai produk ...

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idOseana, Volume XXX, Nomor 3, 2005 : 27 - 36 ISSN 0216-1877PHYCOCYANIN DARI MIKROALGABERNILAI EKONOMIS TINGGI SEBAGAI PRODUK INDUSTRIOlehIrma Shita Arlyza 1)ABSTRACTPHYCOCYANIN FROM MICROALGAE ECONOMIC VALUE AS AN INDUS-TRY PRODUCT. Phycobiliprotein differentiated to become two especial grup pursuantto its colors, that is phycocyanin and phycoeritrin. Phycocyanin is pigmentwhich the blue chromatic and transmit scarlet, while fair rose colored phycoeritrinand transmit color orange. Phycocyanin is Obtained from microalga of the divisionCyanophyta (blue-green algae), Rhodophyta (red algae), Crythophyta(Cryptomonad algae). Phycocyanin can be yielded exploitedly some type ofmicroalgae containing blue pigment from class of microalgae Cyanophyceae. Phycocyaninrepresent blue pigment which structurally look like â-caroten. The benefitof phycocyanin is known to be able to improve immune system of body, as medicaldiagnostic kits, instrument of fluorescence-actived of cell sorter (FACS), reduceobesity, antioxidant, anti-inflammatory, neuroprotective and natural colors for foods,cosmetics, and drugs.PENDAHULUANMikroalga telah menjadi sumber panganyang sangat bermanfaat bagi manusia.Pengetahuan ini sudah diketahui orang sejakberabad-abad lamanya, karena faktor gizimerupakan komponen mutlak bagi kebutuhannutrisi manusia. Sejak 30 tahun terakhir ini, dinegara-negara Asia Timur telah berdiri berbagaiperusahaan yang bergerak di bidang produksimikroalga, terutama adalah Spirulina danChlorella. Perusahaan pemasok mikroalga terusberkembang, karena penggunaannya semakinmeningkat sebagai produk pangan kesehatandan produk kosmetik. Kebutuhan akan produkproduktersebut terus meningkat seiring denganmeningkatnya jumlah penduduk dunia. Salahsatu faktor yang menyebabkan kurangnyanutrisi manusia adalah ketersediaan protein(SUHARTONO & ANGKA, 2000).1) Bidang Sumberdaya Laut, Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta27Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idUntuk menyikapi permasalahan ini,dunia kelautan memegang peranan penting,karena berbagai organisme laut baik makro ataumikro, seperti mikroalga ternyata memilikikandungan protein yang tinggi. Selainmengandung lusinan zat gizi, mikroalga jugamerupakan sumber b-karoten, provitamin A dankaya akan jenis vitamin lainnya, seperti B12(hanya sebagian kecil terdapat pada sayuranhijau), memiliki kandungan asam lemak tidakjenuh, mengandung mineral yang tinggi.Beberapa jenis mikroalga tertentu seperti grupCyanophyta (Spirulina) mengandung pigmenbiru yang umum disebut phycocyanin(KOZLENKO & HENSON, 1998 ; WEIL, 2000).Cyanobacteria Spirulina mengakumulasiphycocyanin dan klorofil secara intraseluler.Phycocyanin merupakan produk intraselulerberupa pigmen yang memiliki kromofor tetrapirolterbuka (phycobilin), serta berperan pentingdalam fotosintesis sebagai pigmen penerimacahaya, terutama pada fotosistem II (PSII) dalamphycobilisom sel Cyanobacteria (SASAKI etal., 1995).Gambar 1. Pond kultur Spirulina platensis; penghasil phycocyanin (a) oleh Courtesy A. Belay danpond kultur Porphyridium cruentum; penghasil phycoeritrin (b) oleh Congnis Nutritionand HealthPhycobiliprotein adalah istilah yangumum digunakan untuk grup pigmen yangtermasuk dalam divisi Rhodophyta (alga merah),Cyanophyta (alga hijau-biru), Crythophyta (algakriptomonad) CARRA & HEOCHA (1976).Phycobiliprotein terdiri atas bilin dengankomponen bilin utama disebut phycocyanobilin,phycoeritrobilin, phycourobilindan phycocriptoviolin HALL & RAO (1999).Lebih lanjut menurut ARAD & YARON (1992)dan MARGALITH (1992), adapun struktur kimiaphycocyanin (phycocyanobilin) tersebutadalah :28Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idC CH NHO CH 2 COOH COOHS CH 3 CH 2 CH 2CH 3CH 3 CH CH 3 CH 2 CH 2 CH 3HHON C N C N CH H H H H HGambar 2. Struktur Phycocyanin (Phycocyanobilin)Phycobiliprotein dibedakan menjadi dua gruputama berdasarkan warnanya, yaitu phycocyanindan phycoeritrin. Phycoeritrin adalahpigmen yang berwarna merah cerah danmemancarkan warna orange, sedangkanphycocyanin berwarna biru dan memancarkanwarna merah tua (CARRA & HEOCHA, 1976).Gambar 3. Struktur á,â-dimer phycocyanin dari mikroalga Spirulina platensis29Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idBentuk lain dari phycocyanin adalahAllophycocyanin, yang merupakan pelengkapbiliprotein dalam jumlah sedikit pada mikroalgamerah dan hijau-biru. Allophycocyaninberfungsi sebagai penyalur energi di lokasiantara lamella klorofil a dan phycobilisomlainnya. Energi cahaya yang diterimaphycobilisom siap ditranmisikan olehallophycocyanin ke pusat reaksi. Allophycocyanindan phycocyanin terdapat dalamsemua jenis mikroalga yang mengandungphycobiliprotein. Kebanyakan dari jenismikroalga merah, hijau-biru dan kriptomonadmengandung kedua pigmen tersebut dengansalah satunya lebih dominan, misalnyaphycocyanin dominan dalam alga hijau-biru.CARRA & HEOCHA (1976); ARAD & YARON(1992); MARGALITH (1992) mengungkapkanbahwa rasio phycoeritrin dan phycocyaninberbeda-beda tergantung dari kualitas cahayadan kondisi pertumbuhannya.Phycocyanin dapat dihasilkan denganmemanfaatkan beberapa jenis mikroalga yangmengandung pigmen biru dari kelas mikroalgaCyanophyceae. Phycocyanin dan allophycocyaninterdapat di dalam groupCyanobacteria yang mempertahankanhidupnya pada lapisan permukaan danau, rawa,kolam dan perairan laut. Lebih lanjut HALL &RAO (1992) menyatakan bahwa phycocyaninmerupakan salah satu dari tiga pigmen (klorofildan karotenoid) yang mampu menangkapradiasi yang tersedia dari matahari paling efisiendan bermanfaat dalam proses fotosintesis.Gambar 4. Warna biru lembayung phycocyanin30Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idPhycocyanin adalah pigmen terpentingdari mikroalga Spirulina dan merupakan proteinkompleks yang terdapat lebih dari 20% dalamseluruh berat keringnya. Phycocyanin dapatdijadikan sumber kehidupan bagi makhlukhidup dan merupakan prekursor bagi klorofildan hemoglobin karena mengandungmagnesium dan besi. Phycocyanin adalahprotein yang memegang peranan penting didalam reaksi fotosintesis, disamping itu jugasebagai sumber nitrogen dan asam amino(HENRIKSON, 2000 ; SUHARTONO & ANGKA,2000).Selanjutnya disebutkan oleh WEIL(2000) bahwa phycocyanin merupakan pigmenbiru yang secara struktural mirip dengan b-karoten, yang telah diketahui mampumeningkatkan aksi sistem kekebalan danberperan aktif melindungi tubuh dari penyakittertentu Pigmen ini mempunyai fungsi sebagaipewarna alami untuk makanan, kosmetika danobat-obatan khususnya sebagai penggantipewarna sintetik dan mampu mengurangiobesitas (CARRA & HEOCHA, 1976).PHYCOCYANIN MENINGKATKANSISTEM KEKEBALAN TUBUHSaat ini, penelitian terhadap mikroalgahijau-biru difokuskan untuk mengidentifikasisenyawa alami yang dapat mendorong sistemkekebalan tubuh atau menghasilkan antikanker.Penelitian di Jepang, menunjukkan bahwapemberian phycocyanin secara oral pada tikusyang menderita kanker hati, dapat meningkatkankemampuan hidup tikus jauh lebih lama daritikus yang tidak diberi phycocyanin(HENRIKSON, 2000).Red Blood CellB-Cell(Makes Antibody)FurtherProcessed AntigenAntibodyHelper T-CellProcessed AntigenMacrophageProcessed AntigenGambar 5. Cara kerja reaksi kekebalan (immun)31Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idGambar 7. Phycocyanin mencegah penetrasi viruspenggunaan phycocyanin sebagai penandafluoresencent di dalam darah manusia dan dapatdengan mudah dihubungkan melalui molekulseperti monoclonal antibodi, ketika antibodibersentuhan dengan sisi reseptor pada sel ataujaringan. Sel atau jaringan tersebut, langsungterdeteksi oleh penanda fluoresencent yangtampak berupa berkas cahaya yang terang dibawah sinar UV. Phycocyanin dapat jugadigunakan untuk pengujian kadar logam secaraimunologi (KRONIK & GROSSMAN, 2000).Harga untuk phycocyanin murni berkisar$ 8.000 s/d $ 40.000 per gramnya. Phycocyaninmurni telah digunakan sebagai kits diagnosamedis dan instrumen fluoresencent aktifpenyeleksi sel (FACS) di laboratorium rumahsakit karena memiliki kemampuan 10-30 kali lebihintensif daripada yang bersifat konvensionaldan hal ini dapat dijadikan alternatif bagipenggunaan penanda radioaktif (HENRIKSON,2000).PHYCOCYANIN SEBAGAIANTIOXIDANT,ANTI-INFLAMMATORY DANNEUROPROTECTIVEPhycocyanin, beberapa tahun ini telahdilaporkan memiliki kemampuan sebagaiantioxidant, anti-inflammatory dan neuroprotective.Efek antioxidant dari phycocyanintelah diuji secara in-vitro, mampu membersihkan/menyerapradikal bebas seperti; alkoxyl,hidroksil, peroxyl dan bereaksi denganperoxinitrite (ONOO - ) dan asam hypochlorous(HOCl). Phycocyanin dapat menghambat prosesperoxidasi lipid microsomal untuk diinduksi olehasam Fe -2 -ascorbic atau inisiasi radikal bebas2,2’azobis (2-amidinopropane) hydrochloride(AAPH). Hal tersebut mampu mengurangikarbon tetrachloride (CCl4) yang diinduksi olehproses peroxidasi lipid secara in-vivo (ROMAY,et al., 2003).33Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idTabel 1. Pengujian phycocyanin sebagai antioxidant secara in vitroReaction system Effect Author Year Ref.Superoxide generated fromno effect ROMAY et al. 1998 16Hypoxanthine-xantine oxidaseAlkoxyl radical generated fromscavenge ROMAY et al. 1998 6t-BOOH-ferrous sulphateHydroxyl radical generated fromHydrogen peroxide-ferrous sulphatescavengescavengeROMAY et al.BHAT et al.199820001617(Fenton Reagent)Peroxyl radical generated fromAAPH thermolysisscavengescavengeLISSI et al.BHAT et al.200020001917Singlet oxygen quench TAPIA at al. 1999 27Lipid peroxidation induced byFe+2-ascorbic acidAAPH thermolysisPeroxinitrite generated fromNitrite-acidified hydrogen peroxideInhibitInhibitROMAY et al.BHAT et al.199820001617scavenge BHAT et al. 2001 24Hypochlorite removed ROMAY et al. 2000 26Reactive oxygen production from neutrophilsstimulated with opsonized zymosanInhibit ROMAY et al. 1998 16Efek anti-inflammatory dari phycocyanintelah diuji dan ternyata mampu mereduksi edema,melepaskan histamine (Hi), mengaktifkanmycloperoxidase (MPO), level prostaglandin(PGE 2) dan leukotriene (LTB 4) di dalam jaringanyang telah meradang. Efek anti-inflammatorydari phycocyanin telah diketahui dapat dikaitkandengan jenis oksigen yang reaktif (ROS) danefek anti-inflammatory phycocyanin mampumenghambat aktifitas cyclooxygenase 2 (COX-2) dan melepaskan Hi dari sel-sel penyangga.Efek neuroprotective dari phycocyanin telahditeliti mampu mereduksi level faktor tumor necrosis(TNF-á) dalam serum darah tikuspercobaan dengan endotoxin (ROMAY, et al.,2003).34Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idTabel 2. Pengujian efek phycocyanin sebagai anti-inflammatory di laboratoriumExperimental model Species Dosage (mg/kg) ReferenceGlucose oxidase-inducedMouse 200 p.oinflammation in pawROMAY et al, 1998(16)Carrageenan-induced paw edema Rat 200 p.o ROMAY et al, 1998 (33)Arachidonic acid-induced ear edema Mouse 50 p.o ROMAY et al, 1998 (33)CC14 induced liver damage Rat 200 p.o VADIRAJA et al, 1998 (22)Endotoxin-treated animals Mouse 200 p.o ROMAY et al, 1998 (47)Zymosan-induced arthritis Mouse 25 p.o REMlREZ et al, 1999 (58)Acetic acid-induced colitis Rat 150 p.o GONZALEZ et al, 1999 (49)Ovalbumin-induced ear edema in Mouse 200 p.o REMIREZ et al, 2002 (68)sensitized animalsSkin reactions to histamine and Rat 200 p.ocompound 48/80REMIREZ et al, 2002 (68)Kainate-induced brain injury Rat 100 p.o RIMBAU et al, 1999 (70)Tetradecanoyl phorbol acetateinducedear edemaMouse 300 p.o ROMAY et al, 1998 (33)Cotton pellet granuloma Rat 200 p.o ROMAY et al, 1998 (33)PEWARNA ALAMI UNTUKMAKANAN DAN KOSMETIKPhcocyanin adalah pigmen berwarnabiru cerah yang larut dalam air dan bila diamatiakan menunjukkan suatu fluoresent lembayungatau merah. Berdasarkan warna dasar yang ada,seperti merah, kuning dan biru. Biru merupakanwarna yang mampu membuat dua warna dasartersebut lebih menarik untuk digunakan sebagaiwarna alami pada makanan dan kosmetik.Pemerintah Jepang telah mengeluarkanperaturan penggunaan pewarna pada berbagaimakanan, demikian juga untuk bahan pelarutdan bahan pengawet, harus menggunakanbahan yang bebas bahan kimia. PerusahaanDainippon Ink & Chemicals di Jepang telahmengembangkan warna biru makanan yangdikenal sebagai Lina-Blue yang telah digunakanpada permen karet, es cream, gula-gula, minumantanpa alkohol, produk susu dan wasabi. Bentuklainnya dibuat untuk kosmetik alami(HENRKSON, 2000).Pemerintah Amerika, melalui Food andDrug Administration memerlukan waktu yangpanjang untuk mencapai suatu prosespersetujuan penggunaan warna alami padaproduk kosmetik dan makanan. Sedangkannegara-negara di kawasan Eropa, peralihanbahan kimia ke bahan alami sedang dilakukandan phycocyanin tersedia disana.35Oseana, Volume XXX No. 3, 2005

sumber:www.oseanografi.lipi.go.idKESIMPULAN DAN SARANMikroalga memiliki potensi yang sangatbaik bagi pemenuhan kebutuhan nilai gizi(nutrisi). Phycocyanin merupakan salah satukandungan bahan aktif yang berasal darimikroalga, phycocyanin memiliki manfaat yangsangat dibutuhkan bagi kehidupan manusia,sebagai produk pangan kesehatan, produkfarmasi dan produk kosmetik. Oleh karena itupotensi phycocyanin ini perlu terus digali agarlebih berkembang dan dikenal oleh masyarakatluas.DAFTAR PUSTAKAARAD, S. and A.YARON, 1992. Naturalpigments from red microalgae for use infoods and cosmetic. Trends Food Sciand Technol, 3, 92-97.CARRA and HEOCHA, 1976. The photosyntheticpigments In: Pigment Microbiology,Margalith P.Z. (Ed) Cambridge,England. P. 84-88.HENRIKSON, R., 2000. Earth food spirulina.Essential Fatty Acids andPhytonutrients. Ronore Enterprises, Inc.California.http://www.spirulinasource.com/earthfoodch2b.htmlHALL, D.O. and K.K. RAO, 1999. Photosynthesis.Sixth Edition. CambridgeUniversity Press.N. IIJIMA, and H. SHIMAMATSU, 2000. (Inventors; Dainippon Ink x Chemicals assignee).Antitumor agent and method oftreatment therewith US patent pending,ref P 1150-726-A82679 In: Earth foodspirulina. Essential Fatty Acids andPhytonutrients. (Henrikson, R., Ed)Ronore Enterprises, Inc. California.http://www.spirulinasource.com/earthfoodch2b.htmlKOZLENKO, R. and R. H. HENSON, 1998.Latest scientific research on Spirulina:Effects on the AIDS virus, cancer andthe immune system.http://www.spirulinasource.com/earthfoodch2b.htmlKRONIK, M. and P. GROSSMAN, 2000.Immunoassay techniques with fluorescentphycobiliprotein conju-gates.Clin Chem; 29:9, 1582-1586 In: Earth foodspirulina. Essential Fatty Acids andPhytonutrients. (Henrikson, R., Ed)Ronore Enterprises, Inc. California.http://www.spirulinasource.com/earthfoodch2b.htmlMARGALITH, P.Z., 1992. Pigment Microbiology.First Edition. P. 84-89. Chapman danHall. England.ROMAY, Ch., R. GONZALEZ, N. LEDON, D.REMIREZ and V. RIMBAU, 2003. C-Phycocyanin: A Biliprotein with Antioxidant,Anti-Imflammantory and NeuroprotectiveEffects. Current Protein andPeptide Science, 4, 207-16. Bentham SciencePublishers Ltd, Cuba.SASAKI, K., F.J. MARQUEZ, N. NISHIO, andS. NAGAI, 1995. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the growth andphotosynthesis of Spirulina platensis.J. Ferment. Bioeng. 5, 453-457.SUHARTONO, M.T. dan S.L . ANGKA, 2000.Bioteknologi Hasil Laut. PKSPL-IPB.Edisi Pertama. P. 64-70.WEIL, A., 2000. Green food Spirulina, Bluegreenalgae and Chorellahttp://www.wellness.comZHANG CHENG-WU, 2000. Effect ofpolysaccharide and phycocyanin fromSpirulina on peripheral blood anhematopoietic system of bone marrowin mice. Secand Asia-Facific Conf. IbidIn Earth food spirulina. Essential FattyAcids and Phytonutrients. (Henrikson,R., Ed) Ronore Enterprises, Inc.California.http://www.spirulinasource.com/earthfoodch2b.html36Oseana, Volume XXX No. 3, 2005