Kultivasi Mikroalga Rhodomonas salina dan Potensinya sebagai Sumber Fikoeritrin

ENDAR MARRASKURANTO, Dr. Tri Joko Raharjo, M.Si; Rina Sri Kasiamdari, S.Si., Ph.D.; Dr. Tri Rini Nuringtyas, M.Sc.

2019 | Disertasi | DOKTOR BIOTEKNOLOGI

Mikroalga Rhodomonas salina merupakan mikroalga dari divisi Cryptophyta yang mengandung fikoeritrin (FE). Fikoeritrin merupakan kompleks pigmen-protein penangkap sinar matahari untuk fotosintesis. Dengan kromofor yang dimilikinya, fikoeritrin berpotensi memiliki aktivitas biologis antioksidan. Mikroalga R. salina dapat dimanfaatkan sebagai sumber Cr-FE545 karena mudah untuk diperbanyak melalui kultur. Modifikasi kultur R. salina dalam skala laboratorium dapat dilakukan untuk mengamati produksi Cr-FE545. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui profil pertumbuhan mikroalga R. salina yang dikultivasi pada salinitas berbeda; (2) mengisolasi Cr-FE545 dari R. salina yang dikultivasi dengan salinitas berbeda; (3) mengetahui indeks kemurnian Cr-FE545 yang diisolasi dengan kromatografi gel filtrasi; (4) mengevaluasi aktivitas antioksidan Cr-FE545; (5) mengevaluasi stabilitas warna Cr-FE545 terhadap paparan cahaya, suhu, etanol, dan pH. Mikroalga R. salina dikultivasi secara batch-culture pada skala laboratorium di dalam air laut yang diperkaya dengan medium f/2. Kepadatan sel R. salina dihitung secara manual menggunakan haemocytometer. Estimasi konsentrasi Cr-FE545 dilakukan dengan metode spektrofotometri UV-Vis. Uji antioksidan ekstrak Cr-FE545 dilakukan dengan metode penetral radikal bebas 2,2-difenil-1-pikril-hidrasil (DPPH). Uji stabilitas warna ekstrak kasar Cr-FE545 dilakukan dengan menggunakan metode spektrofotometri UV-Vis dan fluoresens. Pertumbuhan R. salina pada salinitas berbeda mencapai fase eksponensial pada hari ke-8. Konsentrasi Cr-FE545 antara 3,10 dan 2,32 pg/sel diperoleh pada kultur salinitas 33 promil di hari ke-16 kultivasi. Rhodomonas salina yang dikultivasi di dalam media air laut dengan salinitas 50 promil menghasilkan konsentrasi Cr-FE545 lebih rendah daripada di dalam salinitas kontrol. Fikoeritrin hasil pemurnian dengan kromatografi gel filtrasi memiliki indeks kemurnian (A545/A280) sebesar 0,3, dengan persentase hambatan radikal bebas DPPH dan nilai IC50 masing-masing sebesar 85 persen dan 1592 ppm. Indeks kemurnian Cr-FE545 hasil kromatografi gel filtrasi masih rendah. Hasil SDS-PAGE ekstrak Cr-FE545 menunjukkan dua pita pada berat molekul 16,36 kDa dan 13,53 kDa yang masing-masing mengindikasikan adanya subunit beta dan alfa pada Cr-FE545. Konsentrasi Cr-FE545 menurun setelah terpapar cahaya selama 24 jam, pemanasan di atas 40 derajat Celsius, dan larutan etanol 20 persen. Fikoeritrin stabil pada rentang pH larutan 3,9 - 8,42. Hasil uji stabilitas warna Cr-FE545 bermanfaat untuk mengevaluasi potensi FE dalam aplikasi sebagai pewarna.

Rhodomonas salina is a Cryptophyte microalgae which contains phycoerythrin (PE). Phycoerythrin is a pigment-protein complex for photosynthesis. As a chromophore-contained protein, phycoerythrin has the potential to have antioxidant activity. Microalgae R. salina can be used as Cr-PE545 source because it is easy to be cultured. Modification of R. salina culture condition on a laboratory scale can be conducted to observe Cr-PE545 production. The objectives of this study are to: (1) examine the growth profile of microalgae R. salina cultivated in different salinity; (2) isolate Cr-PE545 from R. salina cultivated in different salinity; (3) determine the purity index of Cr-PE545 which was isolated by gel filtration chromatography; (4) evaluate the antioxidant activity of Cr-PE545; (5) evaluate the color stability of Cr-PE545 against exposure to light, temperature, ethanol, and pH. Microalgae R. salina was batch-cultured in a laboratory scale in seawater enriched with f/2 medium. Cell density of R. salina was calculated manually using a haemocytometer. The estimation of Cr-PE545 concentration was carried out using UV-Vis spectrophotometry method. Antioxidant assay of Cr-PE545 extract was carried out using free radical scavenger 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) method. The color stability evaluation of Cr-PE545 crude extract was carried out using the UV-Vis and fluorescence spectrophotometry method. The growth of R. salina in both salinities reached the exponential phase on the 8th day. The Cr-PE545 concentration between 3.10 and 2.32 pg/cell was obtained in salinity culture 33 promil on the 16th day of cultivation. Rhodomonas salina that was cultivated in seawater with a salinity of 50 promil produced a lower Cr-PE545 concentration than in control salinity. Phycoerythrin obtained from gel filtration chromatography had a purity index (A545/A280) of 0.3, respectively, with free radical inhibition and IC50 values of 85 percent and 1,592 ppm, respectively. Purity index of Cr-PE545 obtained from gel filtration chromatography was still low. The results of SDS-PAGE showed that Cr-PE545 extracts had two bands at a molecular weight of 16.36 kDa and 13.53 kDa which indicated the presence of beta and alpha subunits in Cr-PE545, respectively. Phycoerythrin concentration decreased after exposure to light for 24 hours, heat at temperature above 40 degree Celsius, and ethanol solution of 20 percent. Phycoerythrin was stable in the pH range of 3.9 - 8.42. The Cr-PE545 color stability test results are useful for evaluating the potential of PE in its application as colorant.

Kata Kunci : fikoeritrin, R. salina, gel filtrasi, antioksidan DPPH, uji stabilitas warna/phycoerythrin, Rhodomonas salina, gel filtration, DPPH antioxidant assay, color stability test