Oleh
Cintya Nurul Apsari
Departemen Kimia Farmasi, Fakultas Farmasi UGM
Spirulina, mikroalga biru-hijau dari filum Cyanophyta (Cyanobacteria) [1], merupakan organisme mikroskopis yang dikenal dengan habitat alaminya di perairan hangat dan bersifat alkali [2]. Alga ini secara alami tumbuh di berbagai danau seperti Danau Bodu, Chad, Johann, Rombu, Aranguadi (Chad, Afrika), Danau Elementia (Ethiopia), Danau Nakuru dan Rudolf (Kenya), serta di Asia seperti Danau Taung Pyauk, Twyn Ma, Twyn Taung, Ye Kharr (Myanmar), Danau Chenghai (Tiongkok), dan di Amerika seperti Danau Texcoco (Meksiko) dan Buccacina (Peru) [3]. Selain habitat alaminya, Spirulina kini banyak dibudidayakan di berbagai belahan dunia, termasuk Indonesia. Proses kultivasi Spirulina membutuhkan sinar matahari, air, garam anorganik, dan lahan yang memadai [4]. Di Indonesia, beberapa perusahaan yang berperan dalam pengembangan produksi mikroalga ini antara lain PT. Alga Bioteknologi Indonesia (Albitec) (Semarang) [5], PT. Neoalgae Indonesia Makmur (Sukoharjo) [6], PT Spiralife Bioteknologi Indonesia (Surabaya) [7][8], PT. Indoalgae Akuakultur (Pasuruan) [9], PT. Algaepark Indonesia Mandiri (Klaten) [10]. Kehadiran industri ini menunjukkan potensi besar Indonesia dalam mendukung inovasi dan pengembangan produk berbasis Spirulina.
Spirulina saat ini telah menjadi suplemen populer, baik untuk kebutuhan manusia maupun sebagai pakan hewan. Biasanya Spirulina yang digunakan adalah bentuk serbuk/bubuk (Gambar 2). Menariknya, pemanfaatan Spirulina sebenarnya sudah dimulai sejak lama, di mana Suku Aztec di Meksiko dan masyarakat Mesoamerika menggunakan mikroalga ini sebagai sumber makanan utama [1][12]. Dengan ukuran yang kecil tetapi kaya akan nutrisi, Spirulina mendapatkan julukan “Superfood“. Kandungan nutrisinya meliputi berbagai makro dan mikronutrien, serta metabolit sekunder lainnya yang memberikan manfaat tambahan. Informasi tentang kandungan nutrisi Spirulina dapat dilihat pada Tabel 1.
Spirulina bukan sekadar gudang nutrisi, tetapi juga menawarkan berbagai manfaat kesehatan. Kandungan alaminya mampu berperan sebagai imunomodulator, antikanker, antioksidan, antivirus, hingga antibakteri. Lebih dari itu, Spirulina juga menjadi solusi cerdas untuk mengatasi berbagai masalah kesehatan, seperti malnutrisi, peradangan akibat alergi, kadar lemak darah tinggi (hiperlipidemia), obesitas, anemia, hingga efek toksik dari logam berat dan bahan kimia. Bahkan, Spirulina juga dapat memberikan perlindungan dari paparan radiasi [14].
Protein adalah komponen utama yang membentuk Spirulina, dengan keunikan tersendiri berupa protein biru yang disebut Fikosianin. Warna biru khas ini berasal dari kromofor Fikosianobilin yang melekat pada struktur apoprotein [16]. Fikosianin adalah pigmen fotosintesis berwarna biru, tidak beracun, dan larut dalam air yang dilaporkan digunakan dalam industri makanan, kosmetik, dan farmasi. Selama bertahun-tahun, fungsi fikosianin secara farmakologis telah diteliti secara ekstensif seperti antioksidan, anti inflamasi, anti kanker, aktivitas antimikroba, neurodegenerasi, diabetes, penyembuhan luka, dan hiperpigmentasi [12]. Secara umum protein dalam Spirulina didominasi oleh protein berfluoresensi yang bertanggung jawab atas penyerapan cahaya. Protein ini terbagi menjadi fikoeritrin, fikosianin, dan alofikosianin. Pembagian ini didasarkan oleh warna pigmen yang dimiliki [16].
Fikosianin tersusun dari satu polipeptida alfa (α) yang berkisar antara 10 hingga 19 kDa dan satu polipeptida beta (β) yang berkisar antara 14 hingga 21 kDa yang membentuk monomer. Satu monomer senyawa fikosianin mengandung gugus prostetik berupa fikosianobilin (kromofor) yang berperan terhadap kenampakan warna biru. Fikosianobilin tersebut terikat secara kovalen pada protein fikosianin pada residu sistein posisi 84 (subunit α) dan posisi 84 & 155 (subunit β) [17]. Struktur fikosianin dapat dilihat pada Gambar 3 sedangkan struktur fikosianobilin dapat dilihat pada Gambar 4.
(Keterangan: bagian yang diwarna hijau merupakan fikosianobilin & warna merah merupakan bagian protein)
Melihat besarnya potensi fikosianin maka penelitian mengenai ekstraksi hingga isolasi telah banyak dilakukan. Ekstraksi fikosianin yang efisien dari Spirulina memerlukan pemecahan membran tilakoid, yang dapat dicapai melalui berbagai metode fisik dan kimia. Beberapa parameter harus dipertimbangkan untuk ekstraksi fikosianin yang efisien, seperti disrupsi sel, bentuk biomassa (segar atau kering), suhu, intensitas cahaya, pH, jesnis pelarut, rasio biomassa/pelarut, dan penggunaan bahan pengawet [19]. Berbagai metode disrupsi sel untuk memecah membran tilakoid dapat dilakukan antara lain melalui siklus freeze/thaw, mixing dan homogenisasi, bead milling, ultrasonikasi, dengan medan listrik (electric fields), homogenisasi tekanan tinggi, enzimatis [12]. Dari berbagai metode tersebut, metode freeze/thaw merupakan metode yang paling banyak dilakukan dalam skala Laboratorium namun akan sulit untuk diaplikasikan dalam produksi masal karena kurang efisien secara waktu dan energi [20]. Ekstraksi fikosianin biasanya dilakukan dengan larutan penyangga (buffer) dari pH 5,0 – 8,3 [19], kebanyakan menggunakan pH 6,8 [12].
Teknik isolasi fikosianin merupakan proses penting untuk meningkatkan kemurnian dari ekstrak yang diperoleh sehingga dapat meningkatkan nilai jualnya [22]. Isolasi dapat dilakukan melalui presipitasi protein (fikosianin) menggunakan Amonium sulfat, menggunakan kitosan dan arang aktif, filtrasi membran, kromatograsi penukar ion/ ion exchange chromatography (IEC), dan kombinasi antar metode. Dari berbagai metode tersebut, kombinasi presipitasi dan kromatografi merupakan metode yang paling banyak diterapkan, karena dapat menghasilkan fikosianin dengan kemurnian dan recovery yang tinggi [12]. Hasil ekstraksi maupun isolasi fikosianin kemudian dikeringkan dan selanjutnya diperoleh bubuk fikosianin (Gambar 5).
Kemurnian fikosianin memiliki dampak signifikan terhadap mutu produk. Fikosianin dibagi menjadi tiga grade antara lain food grade, reactive grade, dan analytical grade [22]. Masing-masing tingkat mutu ini menentukan tujuan penggunaan fikosianin, di mana food grade hanya cocok untuk konsumsi, sementara analytical grade diperlukan untuk keperluan analisis dan penelitian. Harga fikosianin food grade jauh lebih murah dibandingkan dengan analytical grade [23]. Saat ini, harga fikosianin food grade sekitar Rp 6.500 per gram sedangkan analytical grade mencapai Rp 3.256.000 per miligram [24]. Perbedaan kualitas yang signifikan ini membuka peluang besar bagi industri dalam negeri untuk tidak hanya memproduksi fikosianin dengan mutu food grade, tetapi juga untuk meningkatkan kualitasnya hingga mencapai grade yang lebih tinggi, sehingga membuka potensi pasar yang lebih luas dan lebih menguntungkan.
Secara keseluruhan, keistimewaan fikosianin baik dari sisi bioaktivitas maupun nilai gizinya, menjadikan fikosianin tidak hanya berguna sebagai sumber protein nabati yang ideal bagi para vegetarian tetapi juga dapat digunakan sebagai pewarna alami dalam produk pangan. Selain itu, Fikosianin memiliki potensi besar sebagai solusi alternatif untuk memenuhi kebutuhan protein, sehingga berkontribusi dalam pencegahan kasus stunting. Tak hanya itu, fikosianin juga memiliki aplikasi menarik di bidang kosmetik, seperti pewarna rambut alami yang aman [21], serta sebagai reagen analitik dalam penelitian, yang menawarkan nilai jual tinggi. Dengan berbagai manfaat tersebut, fikosianin menunjukkan kemampuannya sebagai bahan serbaguna yang dapat memperluas aplikasi di berbagai industri serta mendukung peningkatan kualitas hidup masyarakat.
Daftar Pustaka
[1] F. Jung, A. Krüger-Genge, P. Waldeck, and J. H. Küpper, “Spirulina platensis, a super food?,” J Cell Biotechnol, vol. 5, no. 1, pp. 43–54, 2019, doi: 10.3233/JCB-189012.
[2] S. Priyanka, R. Varsha, R. Verma, and A. S. Babu, “SPIRULINA: A SPOTLIGHT ON ITS NUTRACEUTICAL PROPERTIES AND FOOD PROCESSING APPLICATIONS,” Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, vol. 12, no. 6, 2023, doi: 10.55251/jmbfs.4785.
[3] U. S. T. Aung, “Study on the medium effect for the growth rate of Spirulina, Arthrospira platensis in natural seawater,” in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Institute of Physics Publishing, Feb. 2020. doi: 10.1088/1755-1315/420/1/012004.
[4] W. V. Farrar, “Tecuitlatl – A Glimpse of Aztec Food Technology”, Accessed: Jan. 05, 2025. [Online]. Available: 10.1038/211341a0
[5] Falasifah, “PT. Alga Bioteknologi Indonesia.” Accessed: Jan. 05, 2025. [Online]. Available: https://albitec.co.id/
[6] M. Afif and W. R. Setiawan, “ANALISIS PENETAPAN BREAK EVENT POINT PADA PRODUK SPIRULINA DI PT. NEOALGAE INDONESIA MAKMUR GRESIK,” 2014.
[7] N. H. Adieb, “Analisis Proses Kultivasi Mikroalga Haematococcus Pluvialis di PT. Spiralife Bioteknologi Indonesia,” Malang, 2024.
[8] A. M. Ya’qoub and M. Azim, “Spiralife Cultivating Sustainability.” Accessed: Jan. 05, 2025. [Online]. Available: https://spiralife.co.id/
[9] “PT. Indoalgae Akuakultur.” Accessed: Jan. 05, 2025. [Online]. Available: https://indoalgaeakuakultur.web.indotrading.com/
[10] M. Zusron, “PT. Algaepark Indonesia Mandiri.” Accessed: Jan. 05, 2025. [Online]. Available: https://algaepark.co.id/
[11] Algae Lab, “Spirulina Maxima Microscopy Sample TBSSM-1 Living Algae,” 2018. Accessed: Jan. 05, 2025. [Online]. Available: https://algae-lab.com/shop/living-algae/culture-sample/spirulina-maxima-live-algae/
[12] R. Fernandes et al., “Exploring the Benefits of Phycocyanin: From Spirulina Cultivation to Its Widespread Applications,” Apr. 01, 2023, Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/ph16040592.
[13] R. Seghiri, M. Kharbach, and A. Essamri, “Functional composition, nutritional properties, and biological activities of moroccan spirulina microalga,” J Food Qual, vol. 2019, 2019, doi: 10.1155/2019/3707219.
[14] K. Gaur et al., “Exploring the Nutritional and Medicinal potential of Spirulina,” Aug. 01, 2024, Visagaa Publishing House. doi: 10.53365/nrfhh/188021.
[15] N. K. Z. AlFadhly, N. Alhelfi, A. B. Altemimi, D. K. Verma, F. Cacciola, and A. Narayanankutty, “Trends and Technological Advancements in the Possible Food Applications of Spirulina and Their Health Benefits: A Review,” Sep. 01, 2022, MDPI. doi: 10.3390/molecules27175584.
[16] P. Grover, A. Bhatnagar, N. Kumari, A. Narayan Bhatt, D. Kumar Nishad, and J. Purkayastha, “C-Phycocyanin-a novel protein from Spirulina platensis- In vivo toxicity, antioxidant and immunomodulatory studies,” Saudi J Biol Sci, vol. 28, no. 3, pp. 1853–1859, Mar. 2021, doi: 10.1016/j.sjbs.2020.12.037.
[17] M. Buchweitz, “Natural solutions for blue colors in food,” in Handbook on Natural Pigments in Food and Beverages (Second Edition), Second., 2024, pp. 437–464. doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99608-2.00010-0.
[18] A. K. Padyana, V. B. Bhat, K. M. Madyastha, K. R. Rajashankar, and S. Ramakumar, “Crystal structure of a light-harvesting protein C-phycocyanin from Spirulina platensis,” Biochem Biophys Res Commun, vol. 282, no. 4, pp. 893–898, 2001, doi: 10.1006/bbrc.2001.4663.
[19] D. Pez Jaeschke, I. Rocha Teixeira, L. Damasceno Ferreira Marczak, and G. Domeneghini Mercali, “Phycocyanin from Spirulina: A review of extraction methods and stability,” May 01, 2021, Elsevier Ltd. doi: 10.1016/j.foodres.2021.110314.
[20] H. A. Tavanandi, R. Mittal, J. Chandrasekhar, and K. S. M. S. Raghavarao, “Simple and efficient method for extraction of C-Phycocyanin from dry biomass of Arthospira platensis,” Algal Res, vol. 31, pp. 239–251, Apr. 2018, doi: 10.1016/j.algal.2018.02.008.
[21] O. Kraseasintra et al., “Application of phycocyanin from Arthrospira (Spirulina) platensis as a hair dye,” Front Mar Sci, vol. 9, Nov. 2022, doi: 10.3389/fmars.2022.1024988.
[22] T. J. Ashaolu et al., “Phycocyanin, a super functional ingredient from algae; properties, purification characterization, and applications,” Dec. 15, 2021, Elsevier B.V. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.11.064.
[23] R. Chaiklahan, N. Chirasuwan, V. Loha, S. Tia, and B. Bunnag, “Separation and purification of phycocyanin from Spirulina sp. using a membrane process,” Bioresour Technol, vol. 102, no. 14, pp. 7159–7164, Jul. 2011, doi: 10.1016/j.biortech.2011.04.067.
[24] Sigma-Aldrich, “C-Phycocyanin.” Accessed: Jan. 16, 2025. [Online]. Available: https://www.sigmaaldrich.com/ID/en/product/sigma/52468