By: Zahroh El Baidho’

Universitas Wahid Hasyim Semarang

Microbial Pigments

Zat pewarna alami merupakan bahan yang penting dalam industri baik pangan maupun non-pangan.

Permintaan dan penggunaan zat pewarna alami terus meningkat sejalan dengan meningkatnya kesadaran masyarakat tentang arti keamanan dan kesehatan bagi kehidupan dan lingkungan.

Zat warna alami dapat dihasilkan oleh tumbuhan, baik tumbuhan tingkat tinggi maupun tumbuhan tingkat rendah atau mikroorganisme (antara lain jamur, khamir dan bakteri), dan komponen  yang menghasilkan warna ini dikenal dengan nama pigmen.

Pigmen adalah zat yang terdapat di permukaan suatu benda sehingga bila disinari dengan cahaya putih sempurna akan memberikan sensasi warna tertentu yang mampu ditangkap mata.

There are many reason the microorganism to produce pigments:

1. Phototsynthesis2. UV protection3. Defense mechanisms4. Secondary metabolites for storage of energy5. Stress

Kelebihan pewarna mikroorganisme:Lebih menghemat waktu, karena

pertumbuhan mikroorganisme sangat cepat.Proses produksinya dapat berlangsung secara

massal dan kontinyu.Lebih fleksibel dan mudah dikontrol.

Pada ekologi lautan tropis sinar matahari begitu kuat sepanjang tahun, mengakibatkan organisme laut tropis harus beradaptasi untuk bertahan dari paparan cahaya matahari yang merusak.

Bentuk adaptasi tersebut diantaranya dengan mensintesis karotenoid yang menghasilkan warna merah sampai kuning. Fakta ini menjadi sebab variasi warna organisme dari lautan tropis lebih kaya dibandingkan lautan non tropis.

Bakteri diketahui dapat memproduksi pewarna alami yang menyerupai pewarna alami yang terdapat di tanaman.

Bakteri-bakteri yang berpigmen:Bakteri penghasil pigmen merah: Bacillus megateriumBakteri penghasil pigmen karotenoid: Flavobacterium dehydrogenans, Rhodobacter sphaeroides, Rhodobacter sulfidophilus, Rhodopseudomonas spheroidesBakteri penghasil pigmen biru: Streptomyces sp. Bakteri penghasil pigmen violet kehitaman dan pigmen kuning: Actinomycetes

Bakteri

Sebagian besar jenis pigmen yang dihasilkan oleh bakteri laut adalah golongan karotenoid.

Beberapa diantaranya yang memiliki nilai komersial adalah: astaxantin, β-karoten, zeaxantin dan kantaxantin.

Karotenoid bakteri laut secara in-vitro dapat dimanfaatkan dalam bidang kesehatan, diantaranya sebagai prekursor vitamin A, antikanker, anti obesitas, serta dapat membantu sistem kekebalan tubuh dengan cara melindungi reseptor sel-sel fagosit dari kerusakan auto-oksidasi akibat terbentuknya radikal oksigen.

Bakteri Paracoccus sp adalah bakteri air laut yang berbentuk kokkus (bulat) dari genus Paracoccus.

Bakteri ini mampu memproduksi dan secara aktif menghasilkan ketokarotenoids, seperti adonixanthin dan astaxanthin serta lycopene, υ-carotene, echinenone, υ- cryptoxanthin,

Karotenoid disimpan dalam sel-sel bakterinya dalam partikel halus.

Paracoccus sp

Astaksantin (3,3’-dihydroxy-β,β-carotene-4,4’-dione) adalah ksantofil berwarna merah oranye yang tersusun atas 40 atom karbon terhubung dengan ikatan tunggal dan rangkap membentuk rantai fitoen yang seluruh isomer transnya ditemukan di alam bersama sejumlah kecil isomer 9-cis dan 13-cis.

Astaksantin termasuk dalam golongan ksantofil karena memiliki oksigen pada cincin ionon.

Struktur astaksantin

Skema lintasan biosintesis astaksantin pada bakteri laut

Selain sebagai bahan dalam pewarnaan makanan, pigmen dari bakteri laut dapat digunakan sebagai bahan pewarnaan yang dimasukkan ke dalam pakan ikan.

Pada penelitian skala laboratorium dihasilkan bahwa pemberian paracoccus dalam pakan ikan kakap merah dapat meningkatkan kandungan carotenoid pada kulit sebesar 7.73 dan 2 kali lipat dibanding ikan yang diberi pakan komersil dan pakan yang mengandung astaxanthin buatan.

Perkembangan terbaru teknik mikrobiologi menggagas adanya usaha membuat bakteri yang bisa menghasilkan pigment pewarna yang murah dan dalam jumlah yang banyak.

Usaha ini berhasil diwujudkan dengan membuat bakteri gen termodifikasi (Bacteria gene modification) atau lebih dikenal sebagai bakteri astaxanthin. Bakteri ini dihasilkan dengan menyuntikkan gen pewarna ke bakteri Escherichia coli dan selanjutnya dalam waktu singkat berkembangbiak dan menghasilkan bakteri penghasil astaxanthin.

Bakteri gen termodifikasi

Beberapa jenis jamur dapat digunakan untuk menghasilkan zat pewarna makanan.

Pigmen merah: Penicillium oxalicum, Monascus, Blakeslea trispora.

Pigmen kuning: Ashbya gossypii, Blakeslea trispora

Pigmen ungu: Monascus

Kapang/fungi

Ang-Kak = Red Rice

Origin = China, Indonesia, Korea, JapanAngkak atau beras merah merupakan produk

olahan dari beras yang difermentasikan oleh kapang Monascus purpureus.

Monascus

Sebagai pewarna alami, angkak memiliki sifat yang cukup stabil, dapat bercampur dengan pigmen warna lain, serta tidak beracun

Ada tiga warna utama yang dapat ditimbulkan oleh pigmen pada angkak:

Pigmen kuning: monascin (C21H26O5) and ankaflavin (C23H30O5)Pigmen oranye: monascorubrin (C23H26O5) and rubropunctatin(C21H22O5)Pigmen merah: monascorubramine(C23H27NO4) and rubropuntamine(C21H23NO4)

Stabilitas pigmen angkak sangat dipengaruhi oleh sinar matahari, sinar ultraviolet, keadaan asam dan basa (pH), suhu, dan oksidator. Pigmen angkak lebih stabil pada pH 9 dibandingkan dengan pH 7 dan pH 3. Pemanasan pada suhu 100 derajat Celsius selama satu jam tidak mengakibatkan kerusakan nyata terhadap pigmen angkak.

Monascine M = 358

O

O

O

O

O

C5H11

CH3

CH3

O

O

O

O

O

C5H11

CH3

CH3

Rubropunctatine M = 354O

O

O

O

C7H15

CH3

NH

CH3

Monascorubramine M = 381

Proses pembuatan angkak

Cara mendapatkan pewarna alami dari angkak adalah dengan merebusnya dalam air mendidih. Setelah itu saring air rebusan dan siap digunakan.

Produk-produk dengan pewarna dari angkak:

Mikroalga ialah sejenis fitoplankton atau ganggang yaitu berupa makhluk bersel tunggal yang habitatnya terdapat di perairan.

Mikroalga merupakan satu-satunya tumbuhan berstruktur asam amino lengkap seperti pada protein hewani dan kandungan protein yang lebih tinggi dari kacang kedelai, susu dan daging hewan.

Mikroalga

Beberapa jenis mikroalga berpigmen:

Chlorophyceae (green colour)

Rhodophyceae (red colour)

Cyanophyceae (blue green)

Pheophyceae (brown colour)

Spirulina adalah gagang renik hijau kebiruan yang hidup di daratan, laut dan air payau.

Spirulina satu-satunya mikroalga yang memiliki pigmen fikobilin yang bermanfaat untuk meningkatkan sistem kekebalan tubuh, mengandung β-karoten dan asam lemak tak jenuh.

Spirulina disebut juga sebagai super green food karena kandungan nutrisinya yang sangat luar biasa ini sangat bermanfaat untuk kesehatan dan kecantikan.

Cyanophyta (Spirulina)

Cyanophyta (Spirulina) mengandung pigmen biru yang umum disebut phycocyanin.

Phycocyanin adalah pigmen terpenting dari mikroalga Spirulina dan merupakan protein kompleks yang terdapat lebih dari 20% dalam seluruh berat keringnya.

Phcocyanin merupakan pigmen berwarna  biru cerah yang larut dalam air dan bila diamati akan menunjukkan suatu fluoresent lembayung atau merah.

Phycocyanin merupakan produk intraseluler berupa pigmen yang memiliki kromofor tetrapirol terbuka (phycobilin), serta berperan penting dalam fotosintesis sebagai pigmen penerima cahaya.

Produk-produk dengan pewarna dari spirulina:

Terimakasih