Bab II Tinjauan Pustaka A. Definisi dan Biologi Rumput Laut Rumput laut (seaweed) merupakan organisme fotosintetik tingkat rendah yang tidak memiliki akar, batang dan daun serta hidup di perairan, baik perairan payau maupun laut. Secara keseluruhan, tumbuhan ini mempunyai
morfologi
yang
mirip,
sebenarnya
berbeda.
Bentuk-bentuk
walaupun tersebut
sebenarnya hanyalah thallus belaka. Bentuk thallus rumput laut ada bermacam-macam, antara lain bulat, seperti
tabung,
pipih,
gepeng,
dan
bulat
seperti
kantong, rambut dan sebagainya (Aslan, 1998). Berdasarkan pigmen dalam thalus, rumput laut terbagi
dalam
kelas
Chlorophyta
(alga
hijau),
Phaeophyta (alga cokelat), dan Rhodophyta (alga merah (Anggadiredja dkk. 2011). Rhodophyta yang umumnya berwarna merah, cokelat, nila dan bahkan hijau mempunyai
sel
pigmen
fikoeritrin.
Phaeophyta
umumnya berwarna kuning kecokelatan karena sel– selnya mengandung klorofil a dan c. Chlorophyta umumnya
berwarna
hijau
karena
sel-selnya
mengandung klorofil a dan b dengan sedikit karoten (Luning, 1990). 6
Rumput
laut
memerlukan
substrat
sebagai
tempat untuk menempel, biasanya pada karang mati, pasir dan lumpur. Tidak seperti tumbuhan pada umumnya yang zat haranya tersedia di dalam tanah, zat hara alga diperoleh dari air laut sekitarnya. Penyerapan zat hara dilakukan melalui thallus. Hal ini terjadi karena adanya sirkulasi yang baik dari zat hara yang ada di darat dengan dibantu oleh gerakan air (Indriani dan Sumiarsih, 1991).
Gambar 1. Rumput laut merah (Eucheuma cottonii)
Taksonomi
Eucheuma
cottonii
menurut
(Anggadiredja dkk. 2011) sebagai berikut : Divisi
: Rhodophyta
Kelas
: Rhodophyceae
Ordo
: Gigartinales
Famili
: Solieracea
Genus
: Eucheuma
Species
: Eucheuma cottonii
Ciri fisik Eucheuma cottonii adalah mempunyai thallus silindris, permukaan licin, dan bercabang. 7
Warna tidak selalu tetap, kadang-kadang berwarna hijau, hijau kuning, abu-abu atau merah. Perubahan warna sering terjadi oleh karena faktor lingkungan. Kejadian
ini
merupakan
suatu
proses
adaptasi
kromatik yaitu penyesuaian antara proporsi pigmen dengan berbagai kualitas pencahayaan (Aslan, 1998). Penampakan thallus bervariasi mulai dari bentuk sederhana sampai kompleks. Duri-duri pada thallus runcing memanjang, agak jarang-jarang dan tidak bersusun melingkari thallus. Percabangan ke berbagai arah
dengan
batang-batang
utama
keluar
saling
berdekatan ke daerah basal (pangkal). Tumbuh melekat ke substrat dengan alat pelekat berupa cakram. Cabang-cabang pertama dan kedua tumbuh dengan membentuk rumpun yang rimbun dengan ciri khusus mengarah ke arah datangnya sinar matahari (Atmadja dkk. 1996). Umumnya Eucheuma cottonii tumbuh dengan
baik
di
daerah
pantai
terumbu.
Habitat
khasnya adalah daerah yang memperoleh aliran air laut yang tetap, variasi suhu harian yang kecil dan substrat batu karang mati (Aslan, 1998). Beberapa jenis Eucheuma mempunyai peranan penting dalam dunia perdagangan internasional sebagai penghasil ekstrak karaginan. Kadar karaginan dalam setiap spesies Eucheuma berkisar antara 54 – 73% tergantung pada jenis dan lokasi tempat tumbuhnya. 8
Jenis ini asal mulanya didapat dari perairan Sabah (Malaysia) dan Kepulauan Sulu (Filipina). Selanjutnya dikembangkan ke berbagai negara sebagai tanaman budidaya. Lokasi budidaya rumput laut jenis ini di Indonesia
antara
Tenggara,
lain
Sulawesi
Lombok, Selatan,
Sumba,
Sulawesi
Sulawesi
Tengah,
Lampung, Kepulauan Seribu, dan Pelabuhan Ratu (Atmadja dkk. 1996).
B. Kondisi Fisika, Kimia dan Biologi Perairan Salah satu faktor penentu keberhasilan budidaya rumput laut adalah pemilihan lokasi yang tepat. Gambaran tentang biofisik air laut yang diperlukan untuk budidaya rumput laut penting diketahui agar tidak timbul masalah yang dapat menghambat usaha itu
sendiri
diinginkan.
dan
mempengaruhi
Lokasi
dan
lahan
mutu
hasil
budidaya
yang untuk
pertumbuhan rumput laut jenis Eucheuma di wilayah pesisir
dipengaruhi
oleh
berbagai
faktor
ekologi
oseanografis yang meliputi parameter lingkungan fisika, kimiawi dan biologi perairan (Puslitbangkan, 1991) 1. Kondisi Lingkungan Fisika a. Untuk
menghindari
kerusakan
fisik,
sarana
budidaya maupun rumput laut dari pengaruh angin topan dan ombak yang kuat, maka diperlukan lokasi
9
yang terlindung dari hempasan ombak. (Puslitbangkan, 1991). b. Dasar
perairan
yang
paling
baik
untuk
pertumbuhan Eucheuma cottonii adalah dari patahan karang mati (pecahan karang) dan pasir kasar serta bebas dari lumpur, dengan gerakan air (arus) yang cukup 20-40 cm/detik (Ditjenkan, 2005). c. Kedalaman air yang baik untuk pertumbuhan Eucheuma cottonii adalah antara 2-15 m pada saat surut terendah untuk metode apung. Hal ini akan menghindari
rumput
laut
mengalami
kekeringan
karena terkena sinar matahari secara langsung pada waktu
surut
(mengoptimalkan)
terendah penetrasi
dan sinar
memperoleh
matahari
secara
langsung pada waktu air pasang (Ditjenkan, 2005). d. Kenaikan temperatur yang tinggi mengakibatkan thallus rumput laut menjadi pucat kekuning-kuningan yang menjadikan rumput laut tidak dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu suhu perairan yang baik untuk budidaya rumput laut adalah 20-280C dengan fluktuasi harian maksimum 40C (Puslitbangkan, 1991) e. Tingkat kecerahan yang tinggi diperlukan dalam budidaya rumput laut. Hal ini dimaksudkan agar cahaya penetrasi matahari dapat masuk ke dalam air. Intensitas sinar yang diterima secara sempurna oleh thallus 10
merupakan
faktor
utama
dalam
proses
fotosintesis. Kondisi air yang jernih dengan tingkat transparansi tidak kurang dari 5 meter cukup baik untuk
pertumbuhan
rumput
laut
(Puslitbangkan,
1991).
2. Kondisi Lingkungan Kimia a. Rumput laut tumbuh pada salinitas yang tinggi. Salinitas untuk pertumbuhan rumput laut Eucheuma cottonii yang optimal berkisar 28-33 per mil. Oleh karena itu, lokasi budidaya sebaiknya jauh dari sumber air tawar seperti dekat muara sungai karena dapat menurunkan salinitas air (Anggadiredja dkk. 2011) b. Menurut
(Joshimura
dalam
Wardoyo
1978),
kandungan fosfat sangat baik bila berada pada kisaran 0,10-0,20
mg/1
sedangkan
nitrat
dalam
kondisi
berkecukupan, biasanya berada pada kisaran antara 0,01-0,7 mg/1. Dengan demikian dapat dikatakan perairan tersebut mempunyai tingkat kesuburan yang baik dan dapat digunakan untuk kegiatan budidaya laut.
3. Kondisi Lingkungan Biologi Sebaiknya untuk perairan budidaya
Eucheuma
dipilih perairan yang secara alami ditumbuhi oleh komunitas
dari
berbagai
Caulerpa,
Padina,
Hypnea
makroalga dan
seperti
lain-lain,
Ulva,
hal
ini 11
merupakan
salah
satu
indikator
bahwa
perairan
tersebut cocok untuk budidaya Eucheuma. Kemudian sebaiknya bebas dari hewan air lainnya yang besifat herbivora terutama ikan baronang (Signaus sp), penyu laut (Chelonia midos) dan bulu babi (Echinus) yang dapat memakan tanaman budidaya (Puslitbangkan, 1991).
C. Radikal Bebas Radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul yang mengandung satu atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya (Soeatmaji, 1998). Elektron yang tidak memiliki pasangan elektron pada permukaan
kulitnya
akan
memenuhi
elektronnya
dengan cara menambah atau mengurangi elektron untuk mengisi maupun mengosongkan lapisan luarnya dan
membagi
elektron-elektronnya
dengan
cara
bergabung bersama dengan atom lain untuk mengisi rangka luarnya. Radikal bebas memiliki reaktivitas yang sangat tinggi dan mudah bereaksi dengan molekul lain yaitu DNA, protein, karbohidrat dan lainnya. Radikal bebas tidak dapat mempertahankan bentuk asli dalam waktu yang lama dan berusaha untuk berikatan dengan molekul
yang
bersifat
stabil
dan
mengambil
elektronnya. Namun, bila ada dua senyawa radikal 12
bebas
bertemu,
berpasangan
elektron-elektron
dari
kedua
senyawa
yang
tidak
tersebut
akan
bergabung dan membentuk ikatan kovalen yang stabil. Sebaliknya, bila senyawa radikal bebas bertemu dengan senyawa
bukan
radikal
bebas,
akan
terjadi
tiga
kemungkinan (Winarsi, 2007) yaitu : 1. Radikal bebas akan memberikan elektron yang tidak
berpasangan
kepada
senyawa
bukan
radikal 2. Senyawa radikal bebas akan menerima elektron dari senyawa yang bukan radikal bebas. 3. Radikal bebas akan bergabung dengan senyawa yang
bukan
radikal
bebas.
Senyawa
yang
terambil elektronnya akan menjadi radikal bebas juga sehingga akan membentuk reaksi yang berantai dan akan merusak sel. Berbagai kemungkinan yang disebabkan oleh radikal
bebas,
misalnya
gangguan
fungsi
sel,
kerusakan struktur sel, molekul termodifikasi yang tidak dapat dikenali oleh sistem imun, bahkan terjadi mutasi. Semua bentuk yang ditimbulkan oleh radikal bebas akan memicu terbentuknya berbagai macam penyakit.
13
D.
Antioksidan Antioksidan
merupakan
senyawa
yang
dapat
menghambat reaksi oksidasi, dengan mengikat radikal bebas dan molekul yang sangat reaktif, akibatnya kerusakan memiliki
sel berat
dapat
dihambatnya.
molekul
kecil,
Senyawa
tetapi
ini
mampu
menginaktivasi berkembangnya reaksi oksidasi, dengan cara mencegah terbentuknya radikal (Winarsi, 2007). Fungsi antioksidan adalah menetralisir radikal bebas, sehingga
tubuh
terlindungi
dari
berbagai
macam
penyakit degeneratif serta kanker. Fungsi lain dari antioksidan adalah mencegah penuaan atau antiaging.
1. Sumber Antioksidan Antioksidan berdasarakan sumbernya digolongkan menjadi tiga macam yaitu antioksidan yang dibuat oleh tubuh kita sendiri, antioksidan alami yang diperoleh dari tumbuhan, dan antioksidan sintetik yang terbuat dari bahan kimia. Antioksidan yang dibuat oleh tubuh kita sendiri berupa
enzim-enzim
misalnya
superoksidase
dismutase, katalase, dan glutation peroksidase. Enzimenzim
tersebut
merupakan
metaloenzim
yang
aktivitasnya sangat tergantung pada adanya ion logam. Aktivitas superoksidase dismutase tergantung pada logam Fe, Cu, Zn, dan Mn. Enzim katalase bergantung 14
pada ion logam Fe (besi), dan glutation peroksidase tergantung pada ion logam Se (selenium) (Winarsi, 2007). Antioksidan alami dapat berupa senyawa nutrisi dan non-nutrisi. Senyawa antioksidan berupa senyawa nutrisi antara lain vitamin C, E, A, dan
-karoten, dan
senyawa antioksidan berupa non-nutrisi antara lain glutation, asam urat, bilirubin, albumin, dan flavonoid. Antioksidan alami ini dapat diperoleh dari asupan bahan makanan. Antioksidan sintetik dibuat dari bahan-bahan kimia antara lain butylated hydroxyanisol (BHA), butylated hydroxytoluene (BHT), dan propylgallate (PG).
2. Mekanisme Antioksidan Berdasarkan
mekanisme
kerjanya,
antioksidan
digolongkan menjadi tiga kelompok yaitu antioksidan primer, antioksidan sekunder, dan antioksidan tersier. Antioksidan primer disebut juga antioksidan enzimatis yang terdiri atas enzim superoksidase dismutase (SOD), katalase, dan glutation peroksidase (GSH-Px). Suatu senyawa
dikatakan
memberikan
atom
enzimatis
hidrogen
secara
apabila
dapat
cepat
kepada
senyawa radikal, kemudian radikal antioksidan yang terbentuk segera menjadi senyawa yang lebih stabil.
15
Antioksidan kelompok ini disebut juga chain-breakingantioxidant. Antioksidan sekunder disebut juga antioksidan eksogenous atau non-enzimatis. Antioksidan ini disebut juga
sebagai
sistem
pertahanan
preventif.
Sistem
pertahanan ini, terbentuknya senyawa oksigen reaktif dihambat dengan cara pengkelatan metal, atau dirusak pembentukannya. Selain itu, senyawa antioksidan nonenzimatis bekerja dengan cara menangkap radikal bebas, kemudian mencegah reaktivitas amplifikasinya. Saat
jumlah
radikal
bebas
berlebihan,
kadar
antioksidan non-enzimatis yang dapat diamati dalam cairan biologi menurun (Winarsi, 2007). Antioksidan tersier meliputi sistem enzim DNA-repair dan metionin sulfoksida reduktase. Enzim-enzim ini berfungsi dalam perbaikan biomolekuler yang rusak akibat reaktivitas radikal bebas. Mekanisme umumnya
dari
adalah
antioksidan menghambat
itu
sendiri
oksidasi
pada lemak.
Oksidasi lemak terdiri atas tiga tahapan yaitu inisiasi, propagasi, dan yang terakhir adalah terminasi. Pada tahap inisiasi terjadi pembentukan asam lemak yaitu senyawa turunan asam lemak yang bersifat tidak stabil dan sangat reaktif akibat adanya kehilangan atom hidrogen. Tahap selanjutnya propagasi yaitu radikal asam lemak akan bereaksi dengan radikal oksigen 16
membentuk radikal peroksi. Radikal peroksi akan menyerang
asam
hidroperoksida
dan
lemak
dan
menghasilkan
radikal
asam
lemak
baru.
Hidroperoksida yang terbentuk bersifat tidak stabil sehingga akan terdegradasi lebih lanjut dan akan menghasilkan
senyawa-senyawa
karbonil
pendek
seperti aldehida dan keton yang bertanggung jawab atas flavor makanan berlemak (Kumalaningsih, 2006). Inisiasi
: RH
R* + H*
Propagasi
: R* + O2
ROO*
ROO* + RH Terminasi
: R* + R*
ROOH +R* R–R
: R* + ROO* : ROO* + ROO*
ROO – R ROO - ROO
Gambar 2. Reaksi Peroksidasi Lemak (Winarsi, 2007)
3. Uji Aktivitas Antioksidan Salah satu metode yang paling umum digunakan untuk
menguji
antioksidan
dengan
menggunakan
radikal bebas diphenylpicrylhydrazyl (DPPH). Molekul DPPH dicirikan sebagai radikal bebas stabil dengan cara mendelokasi elektron bebas pada suatu molekul, sehingga molekul tersebut tidak reaktif sebagaimana radikal bebas yang lain. Proses delokasi ini ditunjukkan dengan adanya warna ungu (violet) pekat yang dapat dikarakterisasi pada pita absorbansi pada pelarut
17
etanol dengan panjang gelombang 520 nm (Molyneux, 2004). Pengukuran aktivitas antioksidan dengan metode DPPH menggunakan prinsip spektrofotometri. Senyawa DPPH dalam metanol berwarna ungu tua terdeteksi pada panjang gelombang sinar tampak sekitar 517 nm. Parameter untuk menginterpretasikan hasil pengujian DPPH adalah dengan IC50 (inhibitor concentration). IC50 merupakan konsentrasi larutan substrat atau sampel yang akan menyebabkan reduksi terhadap aktivitas DPPH sebesar 50%. Semakin kecil nilai IC50 berarti semakin tinggi aktivitas antioksidan (Molyneux, 2004). Secara spesifik suatu senyawa dikatakan sebagai antioksidan sangat kuat jika nilai IC50 kurang dari 0,05 mg/ml, kuat untuk nilai IC50 antara 0,05-0,10 mg/ml, sedang jika nilai IC50 0,10-0,15 mg/ml dan lemah jika nilai IC50 0,15-0,20 mg/ml.
Gambar 3 : Struktur DPPH : radikal bebas (a), bentuk tereduksi (b)
18
