Kandungan Pigmen Astaxantin Mikroalga Haematococcus pluvialis Pada Dosis Nutrien dan Fotoperiode Berbeda

FERNANDO WHEDHA A, Prof. Dr. Ir. Alim Isnansetyo, M.Sc.;Dr. Eko Agus Suyono, S.Si., M.App.Sc.

2023 | Tesis | MAGISTER BIOTEKNOLOGI

Haematococcus pluvialis merupakan mikroalga yang dapat menghasilkan astaxantin. Astaxantin telah banyak digunakan sebagai antioksidan, Feed Additive, bahan kosmetik, serta bahan farmasi dan obat-obatan. Untuk memenuhi kebutuhan suplai astaxanthin diperlukan upaya untuk melakukan rekayasa agar produksi H. pluvialis dapat lebih maksimal. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pertumbuhan kepadatan dan kandungan astaxanthin dari H. pluvialis yang dikultur dengan rekayasa jenis dan kadar nutrient media, serta periode pencahayaan. Kultur murni H. pluvialis diperoleh dari Laboratorium Pakan Alami Balai Besar Perikanan Budidaya Air Payau (BBPBAP) Jepara. Penelitian ini terbagi menjadi empat tahap, yang pertama adalah pengujian media menggunakan medium Walne dan Miquell Allen untuk melihat parameter kepadatan sel terbaik. Tahap kedua menggunakan perlakuan dosis nutrisi yaitu 0.5 dan 1 mL L -1 dosis dengan parameter kandungan astaxantin terbaik. Tahap ketiga kultivasi dengan fotoperiode 12 dan 18 jam untuk melihat parameter astaxantin tertinggi. Tahap terakhir dilakukan uji ekspresi gen bkt pada perlakuan dengan kadar astaxanthin tertinggi. Mikroalga H. pluvialis dikultur selama 7 hari dengan pencahayaan 90 mikro mol photon m -2 s -1 dan setiap hari dilakukan penghitungan kepadatan sel dengan Spektrofotometer pada lambda 680. Pengujian astaxanthin pada tahap kedua dan ketiga dianalisis pada hari ke-3, ke-5, dan ke-7 menggunakan spektrofotometer pada lambda 490 nm. Uji ekspresi gen bkt menggunakan qRT-PCR, perhitungan level ekspresi mengunakan metode Livak. Hasil uji media Miquel Allen dan Walne berbeda nyata terhadap kepadatan sel dan media Walne lebih baik dalam menumbuhkan sel selama 7 hari kultur. Perlakuan mengunakan dua dosis media tidak berbeda nyata terhadap kepadatan sel dan astaxantin, namun dosis media. 0.5 mL L -1 menghasilkan produksi astaxantin dan kepadatan sel yang lebih tinggi. Kedua perlakuan fotoperiode berbeda nyata terhadap kepadatan sel dan kandungan astaxantin, dengan kadar astaxanthin dan pertumbuhan sel lebih tinggi pada fotoperiode 12 jam. Ekspresi relatif gen bkt pada perlakuan fotoperiode 12 jam dan 18 jam menunjukkan up regulated pada hari ke 5, pada perlakuan fotoperiode 18 jam memiliki nilai ekspresi relatif gen bkt 8 kali dari perlakuan fotoperiode 12 jam.

Haematococcus pluvialis is a microalga that can produce astaxanthin. Astaxanthin has been widely used as an antioxidant, feed additive, cosmetic material, pharmaceutical, and drug ingredient. With increasing demand of astaxanthin for various industries, engineering production of H. pluvialis is necessary to increase the yield of cultured biomass and pigment content. This research aims to assess the best method of increasing biomass production and astaxanthin content of H. pluvialis with preferred culture medium and induced environmental stress such as nutrient starvation and photoperiod. Pure culture of H. pluvialis were obtained from the Natural Feed Laboratory of Brackish Water Cultivation Fisheries Center (BBPBAP) Jepara. This research was conducted in four stages. The first stage was media optimization using Walne and Miquel-Allen medium to determine which treatment had the highest cell density. The second stage was determining nutrient dosage (0.5 and 1 mL L -1 dosage), and the third stage was cultivation using photoperiod treatments (12 and 18 hours), both determining the highest astaxanthin content. The final phase was investigating bkt gene expression in culture with the highest astaxanthin yield. H. pluvialis was cultured for seven days with 90 micro mol photon m-2 s -1 lighting. Cell density was calculated each day by OD method using UV-Vis spectrophotometer at lambda 680 nm. Astaxanthin content was quantified from the liquid extract by OD method at lambda 490 nm on the 3rd, 5th, and 7th day of culture. Gene expression was tested using qRT-PCR and calculated using Livak method. The results showed that both Miquel Allen and Walne medium had significantly different cell density count, with Walne medium had a higher cell density count in seven day of cultivation. Treatment using normal and half doses of nutrient showed that cell density and astaxanthin content were not significantly different in both cultures, although the half dose (0.5 mL L -1) nutrient treatment had a slightly higher astaxanthin production and cell growth. Photoperiods treatment for 12 and 18 hours were found to produced significantly different cell density count and astaxanthin levels, with the 12 hours irradiation period yielded higher astaxanthin content and cell growth compared to the latter. The relative expression of the bkt gene in both the 12 hours and 18 hours photoperiod treatment was found to be up-regulated at the fifth day, with relative expression value of the bkt gene in 18 hours treatment had eight-fold higher expression level compared to the 12 hours treatment.

Kata Kunci : Haematococcus pluvialis, astaxantin, intensitas cahaya, gen bkt, qRT-PCR