Potensi Mikroalga Laut dalam Diversifikasi Produk-produk Bernilai Tambah

Oleh: Ganjar Saefurahman*

0

Indonesia adalah negara maritim dengan luas seluruh wilayah Indonesia sebesar 7,7 juta km2 [1]. Luas wilayah perairan Indonesia mencapai 5,8 juta km2 atau sekitar 75% dari luas teritorial Indonesia [1]. Luas perairan Indonesia terdiri dari Zona Ekonomi Eksklusif (ZEE) 2,7 juta km2, laut nusantara 2,3 juta km2 dan perairan territorial 0,8 juta km2 [1]. Luas wilayah perairan Indonesia telah diakui oleh dunia dalam United Nation Convention of The Sea (UNCLOS, 1982). Indonesia memiliki panjang garis pantai sekitar 54.716 km berdasarkan The World Factbook, Central Intelligence Agency, Amerika Serikat. Indonesia menempati urutan kedua negara dengan garis pantai terpanjang setelah Kanada dari 198 negara dan 55 wilayah di dunia [1]. Selain itu, Indonesia merupakan negara kepulauan tropis yang memiliki keanekaragaman hayati dan sumberdaya laut yang melimpah, termasuk sumberdaya laut non ikan. Hal tersebut menjadikan sumberdaya laut Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk dimanfaatkan dalam diversifikasi produk-produk non ikan dengan nilai tambah komersial. Salah satu sumberdaya laut Indonesia yang sangat potensial untuk dikembangkan adalah mikroalga laut [2].

Mikroalga laut merupakan mikroorganisme mirip tumbuhan berukuran seluler yang tidak memiliki akar, batang, maupun daun, yang membedakannya dengan tumbuhan tingkat tinggi, hidup di air payau atau laut dengan kadar salinitas tertentu, dan disebut juga sebagai fitoplankton laut [3, 4]. Seperti tumbuhan pada umumnya, mikroalga laut mengandung klorofil sebagai pigmen fotosintesis [5]. Dengan adanya klorofil, mikroalga melakukan proses fotosintesis dan memproduksi biomassa dalam pertumbuhannya seperti tumbuhan tingkat tinggi [3]. Biomassa mikroalga laut mengandung senyawa penting antara lain karbohidrat, lipid, asam lemak, dan protein, sehingga mikroalga sudah dibudidayakan dan dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk memproduksi berbagai produk dengan nilai tambah seperti produk pangan, pakan, bio bahan bakar, produk nutraseutikal, kesehatan, dan kecantikan [6]. Mikroalga laut memiliki keunggulan dan potensi yang sangat besar sebagai organisme fotosintetik dengan produktivitas biomassa tinggi yang mendukung operasional produksi dan aplikasi skala besar untuk berbagai produk komersial bernilai tambah. Mikroalga laut yang dapat tumbuh menggunakan air laut atau air payau dapat menjadi salah satu cara untuk meningkatkan produktivitas dan memenuhi kebutuhan sumber pangan seperti protein, khususnya bagi daerah-daerah di Indonesia yang memiliki produktivitas rendah karena tanah yang buruk atau kekurangan air tawar (di sebagian besar wilayah dengan intensitas matahari yang tinggi) [7, 8].

Gambar 1. Produksi biomassa mikroalga laut menggunakan kolam raceway dengan kapasitas mencapai 80.000 liter di Pelabuhan Ratu, Jawa Barat (SBRC LPPM IPB).

Bioteknologi merupakan aplikasi teknologi untuk konversi biomassa menjadi bahan baku dalam pembuatan berbagai jenis produk komersial dan aplikasi seperti pangan, pakan, bio bahan bakar, biomaterial, farmasi, nutraseutikal, aplikasi pertanian, kimia dan lingkungan (pengolahan limbah) [9, 10]. Salah satu pendekatan pemanfaatan mikroalga laut adalah pendekatan biorefineri dimana berbagai produk komersial dapat diproduksi dari satu bahan baku saja, yaitu mikroalga laut untuk memaksimalkan nilai tambah komersialnya (Gambar 2). Mikroalga laut telah banyak diteliti, dibudidaya dan dieksploitasi sebagai alternatif pengganti komoditas tumbuhan darat sebagai sumber penghasil minyak untuk produksi bio bahan bakar karena kemampuannya dalam menghasilkan biomassa yang tinggi dan dapat tumbuh dalam waktu singkat [2, 3]. Namun, biomassa mikroalga laut juga dapat diekstrak untuk ditingkatkan nilai tambahnya dan mendapatkan senyawa fungsional alami antara lain asam lemak omega-3/6, biopigmen, antioksidan klorofil, β-karoten, fikosianin, lutein, zeaxanthin, dan vitamin yang sangat dibutuhkan dalam industri suplemen makanan dan kesehatan, kosmetik, nutraseutikal, pakan ternak, dan pupuk pertanian organik [2, 11, 12].

Gambar 2. Pendekatan biorefineri dalam pengembangan produk mikroalga laut [13].

Kandungan utama mikroalga laut terdiri dari lipid dan asam lemak, karbohidrat, protein, dan biopigmen. Kandungan lipid mikroalga laut merupakan fraksi lipid biologis, yaitu kelompok lipid yang secara kimiawi beragam, tetapi memiliki persamaan karakteristik umum yaitu tidak larut di dalam air. Mikroalga memiliki kandungan utama lipid polar seperti fosfolipid dan glikolipid bersama dengan lipid penyimpanan netral seperti monogliserida (MAG), digliserida (DAG), dan trigliserida (TAG), asam lemak bebas, hidrokarbon, dan biopigmen [14]. Secara umum, fraksi karbohidrat utama alga terdiri dari pati, glukosa, selulosa/hemiselulosa, dan berbagai jenis polisakarida. Alga baik makro dan mikro memiliki efisiensi fotosintesis yang tinggi, dan mampu mengakumulasi kandungan karbohidrat yang tinggi (berpotensi lebih dari 50% berat keringnya) [15].

Protein merupakan fraksi besar dari mikroalga eukariotik dan cyanobacteria. Pemanfaatan protein dari mikroalga laut saat ini, yaitu biomassa beberapa mikroalga digunakan secara langsung sebagai bahan pangan atau suplemen dalam diet manusia, pakan ternak, atau akuakultur karena kandungan proteinnya yang tinggi contohnya mikroalga laut Spirulina dan Chlorella [16, 17] (Gambar 3). Selain itu, upaya peningkatan nilai tambah saat ini beralih ke pengembangan potensi genetik mikroalga dan aktivitas spesifik protein mikroalga untuk pemanfaatan lebih lanjut seperti produksi protein rekombinan [18]. Biopigmen pada mikroalga adalah senyawa pigmen-protein kompleks pemanen cahaya yang terdiri dari beberapa jenis protein dan pigmen yang terlibat dalam perubahan energi cahaya menjadi energi kimia (proses fotosintesis) [19]. Terdapat tiga jenis pigmen utama pada tumbuhan dan mikroalga, yaitu klorofil, karotenoid dan biliprotein [20]. Biopigmen mikroalga komersial, contohnya β-karoten, astaxanthin, lutein, dan fikosianin secara luas digunakan sebagai antioksidan dan bahan pewarna alami sebagai pewarna makanan, bahan baku industri nutraseutikal di seluruh dunia, dan sebagai aditif pakan dalam akuakultur dan peternakan khususnya unggas [21].

Gambar 3. Produk kapsul suplemen dan minuman instan dengan protein dan antioksidan tinggi dari mikroalga Spirulina (Izzati Algae, Bogor).

Tiga jenis mikroalga laut utama yang sudah dikembangkan untuk diversifikasi produk-produk dengan nilai tambah komersial, yaitu Spirulina, Chlorella, dan Dunaliella. Spirulina merupakan salah satu jenis mikroalga filamen hijau-biru yang hidup di habitat perairan tawar dan laut yang sudah dibudidayakan dan dikembangkan secara komersial [22]. Biomassa Spirulina secara khusus banyak dikembangkan sebagai sumber nutrisi kesehatan khususnya protein [23]. Selain protein dan klorofil, Spirulina juga mengandung senyawa esensial seperti biopigmen karotenoid yang tinggi (β-karoten, zeaxanthin, lutein, dan fikosianin), yang dapat berfungsi sebagai zat antioksidan alami yang sangat bermanfaat sebagai nutrisi kesehatan manusia [17]. Chlorella adalah jenis mikroalga hijau dari kelas Chlorophyceae yang hidup di lingkungan perairan laut dan tawar. Kandungan protein yang tinggi (hingga 70% dari berat kering) bersama kandungan yang kaya akan mineral, vitamin, dan antioksidan juga menjadikan Chlorella sebagai pengganti nutrisi yang ideal bagi manusia dan hewan. Mikroalga Dunaliella merupakan mikroalga laut hijau uniseluler jenis flagellate. Dunaliella dikenal luas sebagai sumber alami terbaik untuk produksi antioksidan β-karoten dan sudah dikultivasi sejak tahun 1980-an sebagai sumber antioksidan β-karoten alami dan pewarna alami komersial untuk kebutuhan bahan baku farmasi, nutraseutikal, akuakultur, dan industri nutrisi hewan [24].

Diversifikasi produk mikroalga laut bernilai tambah komersial secara umum dapat diklasifikasikan menjadi produk pangan dan pakan, produk nutraseutikal, produk kosmetik dan kesehatan. Selain dikembangkan sebagai suplemen makanan dalam bentuk kapsul dan minuman instan, produk pangan berbahan baku mikroalga laut lain yang dapat dikembangkan yaitu aneka jenis makanan ringan, es krim dan permen berbahan baku mikroalga seperti Spirulina (Gambar 4). Dengan adanya penambahan mikroalga laut sebagai bahan tambahan pada makanan ringan, es krim atau permen, menjadikan produk olahan tersebut mengandung antioksidan dan pewarna alami yang memiliki khasiat baik untuk kesehatan dan aman dikonsumsi dibandingkan dengan produk olahan umum yang sebagian besar mengandung pewarna atau bahan kimia buatan.

Gambar 4. Produk pangan olahan es krim dan permen dari mikroalga laut (Izzati Algae, Bogor).Mikroalga laut juga merupakan sumber pewarna dan antioksidan alami yang potensial karena berbagai biopigmen yang dikandungnya, yaitu klorofil (hijau), karotenoid (merah, jingga dan kuning), dan fikobiliprotein (merah dan biru) dengan aktivitas antioksidan yang tinggi [25]. Beberapa jenis biopigmen mikroalga bernilai tambah sebagai pewarna alami dan antioksidan adalah β-karoten, astaxanthin, lutein, zeaxanthin, dan fikosianin [26]. Selain itu, banyak mikroalga laut yang kaya akan asam lemak omega-3 EPA dan DHA yang penting bagi perkembangan kesehatan khususnya bayi dan anak-anak, sehingga mikroalga laut dapat menjadi sumber alternatif asam lemak omega-3 yang menjanjikan [27].

Biomassa mikroalga seperti Spirulina sudah dimanfaatkan sebagai krim wajah dan lulur tubuh, dan sebagian orang memakainya saat mandi untuk menjaga kesehatan kulit. Beberapa resep obat tradisional menggunakan mikroalga yang baru dipanen sebagai obat oles untuk radang atau luka tertentu di kulit [28]. Formulasi pengobatan dan perawatan kulit ini dapat berupa biomassa, pasta dan ekstrak Spirulina dalam bentuk krim, salep, larutan dan suspensi. Penelitian menunjukkan formula kosmetik yang mengandung mikroalga dan bahan aktifnya dapat meningkatkan metabolisme kulit dan mengurangi bekas luka [28]. Penelitian lain menunjukkan bahwa ekstrak Spirulina menghambat pertumbuhan bakteri, ragi dan jamur [29]. Sabun cair, sabun transparan, dan masker wajah merupakan produk-produk inovasi kosmetik dan perawatan kulit berbasis mikroalga laut dengan kandungan klorofil, β-karoten, dan fikosianin, asam lemak GLA, dan bahan aktif lainnya yang memiliki khasiat kesehatan bagi tubuh dan kulit sebagai nilai tambahnya (Gambar 5). Berdasarkan kandungan mikroalga laut dan pengembangan produk-produk inovasi bernilai tambah komersial yang dijelaskan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa mikroalga laut merupakan sumberdaya alam Indonesia yang sangat penting dan harus dikembangkan secara optimal untuk meningkatkan kemandirian dan kesejahteraan bangsa Indonesia sebagai negara maritim.

Gambar 5. Produk perawatan kulit (sabun cair) dan kosmetik (masker wajah) dari mikroalga laut (Izzati Algae, Bogor).

 

Daftar Pustaka

  1. Setiyowati, D., A.F. Ayub, and M. Zulkifli, Statistik sumber daya laut dan pesisir 2016. 2016, Jakarta: Subdirektorat Statistik Lingkungan Hidup. Badan Pusat Statistik.
  2. Kawaroe, M., Bioenergi dari alga laut. 2015, Bogor: IPB Press.
  3. Kawaroe, M., et al., Mikroalga potensi dan pemanfaatannya untuk produksi bio bahan bakar. 2010, Bogor: IPB Press.
  4. Barsanti, L. and P. Gualtieri, Algae: anatomy, biochemistry, and biotechnology. 2006, CRC Press: Boca Raton. p. 1-250.
  5. Lee, R.E., Phycology. Fourth edition. 2008, Cambridge University Press: Cambridge. p. 3-404.
  6. Borowitzka, M.A., High-value products from microalgae-their development and commercialisation. J Appl Phycol, 2013. 25: p. 743-756.
  7. Vonshak, A., Recent advances in microalgal biotechnology. Biotechnol Adv, 1990. 8: p. 709-727.
  8. Borowitzka, M.A. and N.R. Moheimani, Sustainable biofuels from algae. Mitig Adapt Strateg Glob Change, 2013. 18: p. 13-25.
  9. González, L.E., et al., Biodiesel production based in microalgae: a biorefinery approach. Natural Science, 2015. 7: p. 358-369.
  10. Vanthoor Koopmans, M., et al., Biorefinery of microalgae for food and fuel. Bioresource Technology, 2013. 135: p. 142-149.
  11. Spolaore, P., et al., Commercial applications of microalgae. J Biosci Bioeng, 2006. 101: p. 87-96.
  12. Metting, B., Micro-algae in agriculture, in Micro-algal biotechnology, M.A. Borowitzka and L.J. Borowitzka, Editors. 1988, Cambridge University Press: Cambridge. p. 288-304.
  13. Chew, K.W., et al., Microalgae biorefinery: high value products perspectives. Bioresour Technol, 2017. 229: p. 53-62.
  14. Hu, Q., et al., Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances. Plant J, 2008. 54: p. 621-639.
  15. Yen, H.-W., et al., Microalgae-based biorefinery – From biofuels to natural products. Bioresour Technol, 2013. 135: p. 166-174.
  16. Liu, J. and Q. Hu, Chlorella: industrial production of cell mass and chemicals, in Handbook of microalgal culture: applied phycology and biotechnology. Second edition, A. Richmond and Q. Hu, Editors. 2013, John Wiley & Sons: Chichester. p. 329-338.
  17. Belay, A., Biology and industrial production of Arthrospira (Spirulina), in Handbook of microalgal culture: applied phycology and biotechnology. Second edition, A. Richmond and Q. Hu, Editors. 2013, John Wiley & Sons: Chichester. p. 339-358.
  18. Specht, E., S. Miyake-Stoner, and S. Mayfield, Micro-algae come of age as a platform for recombinant protein production. Biotechnol Lett, 2010. 32: p. 1373-1383.
  19. Rowan, K.S., Photosynthetic pigments of algae. 1989, Cambridge University Press: Cambridge. p. 65-211.
  20. Kirk, J.T.O., Light and photosynthesis in aquatic ecosystems. Third edition. 2010, Cambridge University Press: Cambridge. p. 153-538.
  21. Cysewski, G.R. and R.T. Lorenz, Industrial production of microalgal cell-mass and secondary products-species of high potential: Haematococcus, in Microalgal culture: biotechnology and applied phycology, A. Richmond, Editor. 2004, Blackwell Science: Oxford. p. 281-288.
  22. Belay, A., Mass culture of Spirulina outdoors – the earthrise farms experience, in Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology, A. Vonshak, Editor. 1997, Taylor and Francis: London. p. 131-158.
  23. Capelli, B. and G.R. Cysewski, Potential health benefits of Spirulina microalgae. Nutrafoods, 2010. 9: p. 19-26.
  24. Borowitzka, M.A., Dunaliella: biology, production, and markets, in Handbook of microalgal culture: applied phycology and biotechnology. Second edition, A. Richmond and Q. Hu, Editors. 2013, John Wiley & Sons: Chichester. p. 359-368.
  25. Edge, R., D.J. McGarvey, and T.G. Truscott, The carotenoids as antioxidants – a review. Photochem Photobiol B, 1997. 41: p. 189-200.
  26. Saefurahman, G., et al., The global market for lutein and related carotenoids: current status and future challenges. Eur J Ophthalmol, 2015. 25: p. e59-e73.
  27. Ward, O.P. and A. Singh, Omega-3/6 fatty acids: alternative sources of production. Process Biochem, 2005. 40: p. 3627-3652.
  28. Henrikson, R., Earth food Spirulina. 2009, Hawaii: Ronore Enterprises.
  29. Jorjani, G. and P. Amirani, Antibacterial activities of Spirulina platensis. Maj Iimy Puz Danisk Jundi Shap, 1978. 1: p. 14-18.

*Penulis adalah peneliti di SBRC LPPM Institut Pertanian Bogor dan Direktur Izzati Algae (Bogor); Email: ganjars.sbrc.ipb@gmail.com

Tinggalkan pesanan

Alamat email anda tidak akan disiarkan.