Studi Distribusi dan Komposisi Pigmen Fotosintetik pada Tiga Species Rumput Laut Coklat yang Tumbuh

di Perairan Madura (Sargassum Filipendula C. Agardh, Sargassum

Polycystum C. Agardh dan Sargassum spp.)

dengan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi

Oleh,

Renny Indrawati NIM: 422009105

TESIS

Diajukan kepada Program Studi Magister Biologi, Fakultas

Biologi, guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai Gelar Magister Sains Biologi (M.Si.)

Program Pascasarjana Magister Biologi

Fakultas Biologi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

2011

Studi Distribusi dan Komposisi Pigmen Fotosintetik pada

Tiga Species Rumput Laut Coklat yang Tumbuh di Perairan Madura (Sargassum Filipendula C. Agardh, Sargassum

Polycystum C. Agardh dan Sargassum spp.)

dengan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi

Oleh, Renny Indrawati NIM: 422009105

Tesis

Diajukan kepada Program Pascasarjana Magister Biologi guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai Gelar

Magister Sains Biologi (M.Si.)

Disetujui oleh,

Pembimbing Utama

Leenawaty Limantara, M.Sc., Ph.D.

Pembimbing Pendamping

Dr. A.B. Susanto, M.Sc.

Diketahui oleh,

Ketua Program Studi Magister Biologi

Ir. Ferry F. Karwur, M.Sc., Ph.D.

Fakultas Biologi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

2011

PERNYATAAN KEASLIAN

KARYA TULIS TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Renny Indrawati

NIM : 422009105

Program Studi : Magister Biologi

Fakultas : Biologi, Universitas Kristen Satya Wacana

menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir, judul:

Studi Distribusi dan Komposisi Pigmen Fotosintetik pada Tiga

Species Rumput Laut Coklat yang Tumbuh di Perairan Madura

(Sargassum Filipendula C. Agardh, Sargassum Polycystum C.

Agardh dan Sargassum spp.) dengan Kromatografi Cair Kinerja

Tinggi

yang dibimbing oleh:

1. Leenawaty Limantara, M.Sc., Ph.D.

2. Dr. A. B. Susanto, M.Sc.

adalah benar-benar hasil karya saya.

Di dalam laporan tugas akhir ini tidak terdapat keseluruhan atau

sebagian tulisan atau gagasan orang lain yang saya ambil dengan cara

menyalin atau meniru dalam bentuk rangkaian kalimat atau gambar

serta simbol yang saya aku seolah-olah sebagai karya saya sendiri

tanpa memberikan pengakuan pada penulis atau sumber aslinya.

Sanda, 29 Agustus 2011

Yang memberi pernyataan,

Renny Indrawati

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Kristen Satya Wacana (UKSW),

saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Renny Indrawati

NIM : 422009105

Program Studi: Magister Biologi

Fakultas : Biologi

Jenis karya : Tesis

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk

memberikan kepada UKSW Hak bebas royalti non-eksklusif (non-

exclusive royalty free right) atas karya ilmiah saya berjudul:

Studi Distribusi dan Komposisi Pigmen Fotosintetik pada Tiga

Species Rumput Laut Coklat yang Tumbuh di Perairan Madura

(Sargassum Filipendula C. Agardh, Sargassum Polycystum C.

Agardh dan Sargassum spp.) dengan Kromatografi Cair Kinerja

Tinggi.

Dengan hak ini, UKSW berhak menyimpan, mengalihmedia/

mengalihformatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data,

merawat, dan mempublikasikan tugas akhir saya, selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.

Demikian peryataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Malang, 23 September 2011

Yang menyatakan,

Renny Indrawati

Mengetahui,

Pembimbing Utama

Leenawaty Limantara, M.Sc., Ph.D.

Pembimbing Pendamping

Dr. A.B. Susanto, M.Sc.

i

Prakata

Penulis mengucapkan puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan kasih karuniaNya

yang telah diberikan dengan berlimpah. Penulis juga mengucap syukur atas segala kekuatan, kesehatan, dan

pimpinan yang Tuhan berikan dalam pemilihan topik, pelaksanaan, hingga penulisan laporan hasil penelitian ini. Penulis percaya bahwa tanpa bimbinganNya, penulis

tidak akan dapat memulai ataupun menyelesaikan studi di Program Pascasarjana Magister Biologi, Universitas

Kristen Satya Wacana, ini. Rumput laut (makroalga) merupakan organisme laut

yang kaya akan pigmen fotosintetik di seluruh bagian

thallusnya. Pigmen tersebut secara alami disintesis dan dimanfaatkan oleh rumput laut dalam kelangsungan hidupnya. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa

pigmen fotosintetik juga memiliki manfaat kesehatan bagi manusia. Kebutuhan akan eksplorasi sumber-sumber

pigmen fotosintetik bermanfaat melatarbelakangi pelaksanaan penelitian ini.

Adapun segala perencanaan, pelaksanaan dan

penyelesaian penelitian ini juga tidak lepas dari bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Penulis

secara khusus mengucapkan terima kasih kepada: 1. Departemen Pendidikan Nasional (Depdiknas)

Indonesia atas pemberian Beasiswa Unggulan Double Degree (2009).

2. Ibu Leenawaty Limantara, M.Sc., Ph.D., selaku dosen

pembimbing pertama berikut Ketua Pusat Penelitian Pigmen Fotosintetik Universitas Ma Chung. Terima kasih untuk segala bimbingan, arahan, kesabaran,

dan kepercayaan yang telah diberikan kepada penulis untuk memulai dan menyelesaikan studi lanjut ini.

3. Bpk. Dr. A. B. Susanto, M.Sc., selaku dosen pembimbing kedua dan Koordinator Beasiswa Unggulan Biro Kerjasama Luar Negeri (BPKLN)

Depdiknas Indonesia. Terima kasih untuk segala bimbingan, masukan, keluangan waktu di tengah

ii

segala kesibukannya, serta bantuan yang diberikan semasa penulis menempuh studi double degree.

4. Bpk. Ir. Ferry F. Karwur, M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Program Studi Magister Biologi, Universitas Kristen Satya Wacana. Terima kasih telah membagikan ilmu,

membimbing, mendidik, juga memberi kepercayaan kepada penulis untuk menempuh studi double degree.

5. Seluruh dosen pengajar dan staf di PPs. Magister Biologi.

6. Universitas Ma Chung, Yayasan Harapan Bangsa

Sejahtera, terutama rekan-rekan sekerja di Pusat Penelitian Pigmen Fotosintetik Ma Chung.

7. Ibu (Yuliani Debora, S.Pd.) dan Kakak-kakak terkasih (Andri Herumurti, S.T., M.M., CISSP. dan Wenny Kristina, S.Si., M.Sc.). Terima kasih untuk segala doa,

motivasi, serta dukungan moril dan materiil yang sudah diberikan dengan tulus hati.

8. Bpk. Pdt. Ir. Widjaja Hendra dan istri sebagai Gembala

Sidang, serta rekan-rekan sepelayanan di GPT Kristus Kasih, Malang dan Surabaya.

9. Teman-teman Magister Biologi UKSW angkatan 2008-2009.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa penelitian maupun pelaporan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna. Penulis sangat terbuka terhadap kritik, masukan, atau saran dari setiap pembaca. Semoga penelitian kecil ini dapat bermanfaat bagi perkembangan

pemanfaatan pigmen fotosintetik.

Agustus 2011

Penulis

iii

Daftar Isi Prakata ………………………………………………………… Daftar Isi ………………………………………………………

Daftar Tabel ………………………………………………….. Daftar Gambar ……………………………………………….

Daftar Lampiran …………………………………………….. Abstrak (Abstract) ……………………………………………

i iii

iv v

vii ix

I.

II.

III.

IV.

V.

Pendahuluan …………………………………………...

A. Latar Belakang …………………………………….. B. Tujuan Penelitian ………………………………….

Tinjauan Pustaka …………………………………….. A. Rumput Laut Coklat ……………………………… B. Sargassum spp. …………………………………….

C. Klorofil dalam Rumput Laut ……………………. D. Karotenoid dalam Rumput Laut ………………..

E. Analisis Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) ………………………………………………..

Metode Penelitian ……………………………………..

A. Tempat dan Waktu ……………………………….. B. Bahan dan Alat …………………………………….

C. Metode ……………………………………………….. D. Analisa Data ………………………………………... Hasil dan Pembahasan ………………………………

A. Keberadaan Genus Sargassum di Perairan Madura ……………………………………………….

B. Analisis Spektrofotometer UV-Tampak ……….

C. Analisis KCKT dengan Detektor PDA …………. C.1. Identifikasi Pigmen ………………………….

C.2. Distribusi Pigmen pada 430 nm …………. Kesimpulan dan Saran ……………………………… A. Kesimpulan ………………………………………….

B. Saran ………………………………………………….

1

1 3

4 4 6

9 10

11 17

17 17 18

20 21

21 23

25 27

33 37 37

37

Daftar Pustaka ………………………………………………. Lampiran ………………………………………………………

38 44

iv

Daftar Tabel Tabel 1.

Tabel 2.

Tabel 3.

Tabel 4.

Pengaturan program elusi gradien dengan fase gerak: (A) Metanol, (B) Aseton dan (C)

Amonium Asetat (1 M) ……………………….. Hasil pengukuran kondisi lingkungan

habitat rumput laut coklat di Perairan Sumenep, Madura …………………………..... Identifikasi pigmen berdasarkan pola

spektra serapan maksimum di wilayah UV-Tampak ……………………………………..

Keberadaan pigmen fotosintetik pada tiap bagian thallus 3 species Sargassum ………………………………….........................

19

21

29

34

v

Daftar Gambar Gambar 1.

Gambar 2.

Gambar 3.

Gambar 4.

Gambar 5. Gambar 6.

Gambar 7.

Gambar 8.

Gambar 9.

Gambar 10.

Gambar 11.

Contoh spesimen Sargassum muticum

(Wernberg-Moller et al., 1998, dengan modifikasi) …………………………………. Struktur kimia (a) klorofil a (Scheer,

2006), (b) klorofil c11, serta (c) klorofil c22 (Zapata et al., 2006) ………………………

Stuktur kimia fukosantin (Yan et al., 1999) ………………………………….……..

Perbandingan kromatogram hasil pemisahan dengan teknik elusi (A) isokratik dan (B) gradient (Schellinger

dan Carr, 2006, dengan modifikasi) .... Skema kerja detektor PDA (Ahuja dan

Dong, 2005, dengan modifikasi) …….... (A)Sargassum filipendula C. Agardh,

(B) Sargassum polycystum C. Agardh, dan (C) Sargassum spp. (belum teridentifikasi hingga tingkat species) .

Spektra absorpsi ekstrak kasar pigmen dari S. filipendula (A), S. polycystum (B) dan Sargassum spp. (C), masing-masing untuk batang

( ), daun ( ) serta vesikel ( ) ………………………………………. Kromatogram KCKT 3 dimensi dari

ekstrak kasar pigmen vesikel Sargassum polycystum …………………..

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen vesikel Sargassum spp. yang dideteksi pada 430 nm dengan skala

intensitas awal (A) dan skala intensitas yang telah diperkecil (B) …..

Pola spektra serapan pigmen murni hasil pemisahan dari KCKT ……………. Perbandingan komposisi pigmen

klorofil a ( ) dan trans-fukosantin ( ) pada ketiga bagian thalus S.

7

9

10

13

15

22

24

26

28

30

vi

filipendula (A), S. polycystum (B) dan Sargassum spp. (C) berdasarkan luas

area puncak kromatogram pada panjang gelombang 430 nm ……………

35

vii

Daftar Lampiran Lampiran 1.

Lampiran 2.

Lampiran 3.

Lampiran 4.

Lampiran 5.

Lampiran 6.

Lampiran 7.

Lampiran 8.

Lampiran 9.

Lampiran 10.

Lampiran 11.

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen batang Sargassum filipendula yang dideteksi pada 430 nm …………. Kromatogram KCKT ekstrak kasar

pigmen daun Sargassum filipendula yang dideteksi pada 430 nm ………….

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen vesikel Sargassum filipendula yang dideteksi pada 430 nm ………….

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen batang Sargassum polycystum yang dideteksi pada 430 nm …………………………………………..

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen daun Sargassum polycystum yang dideteksi pada 430 nm ………….

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen vesikel Sargassum polycystum yang dideteksi pada 430 nm …………………………………………..

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen batang Sargassum sp. yang dideteksi pada 430 nm …………………

Kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen daun Sargassum sp. yang

dideteksi pada 430 nm ………………… Data luas area puncak pigmen fotosintetik dari kromatogram KCKT

ekstrak kasar pigmen Sargassum filipendula yang dideteksi pada 430

nm ………………………………………….. Data luas area puncak pigmen

fotosintetik dari kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen Sargassum polycystum yang dideteksi pada 430

nm ………………………………………….. Data luas area puncak pigmen

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

viii

fotosintetik dari kromatogram KCKT ekstrak kasar pigmen Sargassum sp. yang dideteksi pada 430 nm .............

54

ix

STUDY OF PIGMENTS DISTRIBUTION AND COMPOSITION OF THREE BROWN SEAWEEDS SPECIES (Sargassum

filipendula C. Agardh, Sargassum polycystum C. Agardh

AND OTHER Sargassum spp.) FROM MADURA WATERS BY HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY

Renny Indrawatia,b, Heriyantob, Leenawaty Limantaraa,b and

A.B. Susantoc

a Master of Biology Program, Satya Wacana Christian

University, Salatiga b Ma Chung Research Center for Photosynthetic Pigments, Ma

Chung University, Malang c Diponegoro University, Semarang

Abstract

Brown seaweeds (Phaeophyta) are one of the abundant marine resources in Madura waters. Brown seaweeds are particularly rich in carotenoids, especially in fucoxanthin, and also in chlorophyll a. Sargassum sp. has a special morphology among Phaeophyta division due to its highly differentiated thallus form which can be divided into three main parts, namely stem-like, leaf-like and vesicle. The aim of this study was to determine the dominant pigments distribution and composition in the three main parts of Sargassum filipendula C. Agardh, Sargassum polycystum C. Agardh and other Sargassum spp. which were collected from Madura waters. The absorption spectra of acetone extract were determined using UV-1700, UV-Vis Spectrophotometer (Shimadzu, Kyoto) in order to predict qualitatively the dominant pigments of each part. The pigment extract was separated by reversed-phase high-performance liquid chromatography with Shim-pack VP-ODS C-18 column

using an elution gradient of methanol, acetone and ammonium acetate solution. The dominant pigments have been detected as chlorophyll a and fucoxanthin. The results show that vesicles have the highest chlorophyll a content in all species, while the fucoxanthin content in each species has different distributions. Keywords: Sargassum spp., pigments, HPLC, chlorophyll a, fucoxanthin