-KarotenSony Ruben*,Istar Febrianti**, & Muhammad Syamsul Rizal***Jurusan Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Halu Oleo, Kendari 93232Sulawesi Tenggara-Indonesia

Kontak : *Sonyyruben@yahoo.co.id, **Istarfebrianti@gmail.com, ***Rhizal.op@gmail.com

Abstrak-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------abstrak ditulis dengan times new rowman, spasi 1, font 10, dan tidak lebih dari 250 kata -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------DAFTAR ISIPendahuluan2Biosintesis3Produksi dengan Kultur Jaringan5Produksi dengan Pendekatan Bioteknologi6Kesimpulan8Daftar Pustaka8

Pendahuluan-karoten adalah kelompok besar senyawa dimana lebih dari 600 biokimia yang berbeda. Beberapa molekul ini adalah provitamin A dan memiliki berbagai fungsi biologis yang beragam, terutama yang berkaitan dengan kesehatan manusia. Pasar karotenoid di seluruh dunia diperkirakan 935 juta, pada tahun 2005. Dengan tingkat pertumbuhan diperkirakan rata-rata setiap tahun sebesar 2,9%. Karotenoid merupakan senyawa penting bagi penglihatan normal dan diketahui dapat mengurangi risiko beberapa penyakit degeneratif termasuk kanker. Ada lebih dari 400 karotenoid ditemukan di alam dan -karoten adalah salah satu yang paling penting. -karoten digunakan dalam industri makanan sebagai zat pewarna, antioksidan dan juga provitamin A. Senyawa ini juga sebagai antikanker, antiaging, dan imunomodulator. -karoten merupakan produk komersil yang dapat disintesis dengan pendekatan seperti ekstraksi, pengaturan komposisi media, hormon tumbuh, elisitasi, dan pemberian stress. -karoten dapat diproduksi dari bahan alam seperti Wortel, alga (Dunaliella salina, D. bardawil), Haematococcus sp, Murielopsis sp, Picochlorum oclahumumensis yang merupakan sumber natural -karoten selain sayuran, buah, dan sumber alam lainnya yang dapat dieksploitasi secara komersil.BiosintesisSkema di halaman berikut menunjukkan gen dan enzim yang terlibat dalam jalur biosintesis dari -karoten dari Blakeslea trispora. Aktivitas sintase phytoene bergabung bersama dua molekul geranylgeranyl pirofosfat, menghasilkan phytoene. Aktivitas dehidrogenase phytoene menghasilkan empat ikatan ganda dalam molekul phytoene untuk mensintesis lycopene. Aktivitas lycopene cyclase, menggunakan lycopene sebagai substrat, membentuk cincin yang terletak di kedua ujung molekul -karoten.

Gambar 1[footnoteRef:2] [2: Skema jalur biosintesis -karoten dari B.trispora]

Penemuan ini menjelaskan untuk pertama kalinya carB dan carRP gen B. trispora. Kode gen carB untuk phytoene dehidrogenase dan kode gen carRP untuk bifungsional enzim lycopene cyclase / phytoene sintase dengan R domain (dekat ujung 5 'dan coding untuk lycopene aktivitas adenilat) dan P domain (terletak pada ujung 3 'dan bertanggung jawab atas aktivitas sintase phytoene). Konkretnya, produk dikodekan oleh carb melaksanakan pengubahan phytoene lycopene dan enzim bifungsional dikodekan oleh carRP mengkatalisis baik biosintesis phytoene dari geranylgeranyl-PP dan konversi lycopene menjadi -karoten. Kedua gen: (i) terlibat dalam jalur biosintesis dari -karoten, (ii) yang bersebelahan dalam genom dan (iii) disajikan di bawah kontrol promotor bidirectional terletak di antara keduanya. Promotor dua arah ini memungkinkan ekspresi gen dalam satu arah atau dalam arah yang berlawanan. Mutan kekurangan salah satu dari dua gen ini tidak mampu memproduksi -karoten, tetapi mengumpulkan zat antara biosintesis yang sesuai (lihat skema).

Produksi dengan Kultur JaringanKultur jaringan merupakan salah satu metode untuk mengkonservasi baik tumbuhan liar atau tanaman budidaya guna mendukung keberlangsungan produksi zat dalam suatu tanaman, sehingga tanaman atau metabolit sekunder dalam tanaman dapat tersedia mencukupi kebutuhan industri yang diharapkan.Menurut Priyono,(2008), -karoten terkandung dalam buah merah atau Pandanus conoideus Lam. asal kecamatan Kelila Wamena Papua. Untuk mendapatkan zat -karoten, dilakukan dengan metodologi kultur jaringan. Bagian tanaman yang digunakan adalah ruas batang muda dan daun muda tanaman buah merah. Perbanyakan vegetatif dengan eksplan mata tunas dilakukan dengan percobaan perlakuan media kultur jaringan disusun sebagai berikut :1. MS + IAA (2mg/l) + BA (5 mg/l)2. MS + IBA (2mg/l) + BA (5 mg/l)3. MS + NAA (2mg/l) + BA (5 mg/l)4. Kontrol (MS tanpa hormon)Dari pendekatan tersebut diperoleh hasil dengan perlakuan IBA (2 mg/l) + BA (5 mg/l) menghasilkan anakan paling banyak (10) berbeda nyata dengan perlakuan NAA (2 mg/l) + BA (5 mg/ l). Sedang untuk menumbuhkan kalus dari eksplan daun muda buah merah disiapkan :1. MS + BA (0.5 mg/l + TDZ 0.02 mg/l)2. MS + BA (0.5 mg/l) + NAA (1 mg/l)3. MS tanpa hormoneDilakukan pemeliharaan pada ruangan kultur yang dikondisikan gelap. Eksplan daun muda membentuk kalus pada media MS yang ditambahkan hormone tumbuh BA (0.5 mg/ l + Thidiazuron 0.02 mg/l) setelah 23 hari masa tanam, dan media MS ditambah hormone tumbuh BA (0.5 mg/l) + NAA (1 mg/l ) kalus tumbuh setelah 30 hari masa tanam. Kalus berwarna putih saling terlepas/friable.. Kedua media tersebut kaya macro elemen, terutama nitrogen termasuk -karoten. Inisiasi dari sel yang membelah diri dan membutuhkan suplai sitokinin dan auksin pada media secara proporsional. Auksin dalam konsentrasi tinggi mendukung pertumbuhan yang digunakan dalam memproduksi kalus.Selain itu, untuk meningkatkan produksi -karoten dilakukan dengan perlakuan kondisi stress, seperti memperlambat pertumbuhan sel dengan visblastin, penipisan nitrogen, salinitas, penyinaran tinggi, dan penyinaran dengan temperatur tinggi. Berbagai faktor stress tersebut dapat menyebabkan ketidakseimbangan fisiologi sel. Pada sel normal, kondiai fisiologinya seimbang. Namun, dibawah kondisi stress, keseimbangan ini terganggu, seperti pembentukan radikal bebas yang berlebihan. Hal ini dilakukan untuk melindungi dan melanjutkan pertumbuhan. Dibawah kondisi stress ini juga dapat dihasilkan -karoten yang banyak. -karoten dapat diproduksi dari mikroalga Dunaliella salina yang berasal dari Jerman. Alga dibudidayakan dengan medium pertumbuhan yang terdiri dari 2 M NaCl, 5 nM MgSO4, 0,75 nM KNO3, 0,2 nM KH2PO4, 0,3 mM CaCl2, 7 M MnCl2, 5 M EDTA, 2 M FeCl3, 1M CuCl2, 1 M COCl2, 1 M (NH4)6Mo7O24, 1 M ZnCl2, 50 nM NaHCO3, dan 40 mM Tris-HCl (pH-7,5). Media disterilisasi pada suhu 1210C selama 20 menit. Sumber pospat dan karbon diautoklaf secara terpisah. Dari hasil percobaan dihasilkan, peningkatan konsentrasi vinblastin (0-2 mM) menurunkan massa sel dan meningkatkan kadar pigmen termasuk -karoten, karotenoid, dan klorofil pada sel D. salina. Produksi -karoten optimal pada konsentrasi vinblastin 2 mM. Pengaruh nitrogen dapat meningkatkan -karoten dengan konsentrasi optimal 0,75 mM dengan penambahan nitrat. -karoten yang dihasilkan 4 kali lebih banyak dibanding sel normal. Peningkatan -karoten pada sel yang kekurangan nitrogen disebabkan pembentukan radikal bebas di bawah stress. -karoten memiliki antioksidan yang baik untuk menangani radikal bebas yang berlebihan dengan menjaga keseimbangan fisiologi. Sehingga -karoten dapat ditingkatkan dengan pemberian nitrogen yang sedikit (stress). Selain efek nitrogen, salinitas dan penyinaran dan temperature yang tinggi juga mempengaruhi produksi nitrogen. -karoten terakumulasi pada medium dengan 1,5 M salinitas. Sedangkan efek intensitas penyinaran mempengaruhi produksi -karoten, dimana -karoten dihasilkan dalam jumlah yang banyak dengan penyinaran yang tinggi (Pisal dan Lele, 2005.Produksi dengan Pendekatan Bioteknologi-karoten banyak digunakan dalam industri kosmetik, makanan dan pakan, termasuk juga digunakan sebagai pewarna dan antioksidant. -karoten alami dapat diproduksi oleh proses bioteknologi, menggunakan jamur berserabut, ragi, bakteri atau mikroalga. Menurut .. produksi -karoten dapat diperoleh dari Blakeslea trispora. Blakeslea trispora adalah jamur yang sangat penting dalam industri. Jamur ini cukup besar untuk produksi -karoten secara bioteknologi. Bahkan, proses ini menjadi kompetitif dengan proses sintetis yang digunakan industri saat ini. Gen tersebut adalah carRP dan carB yang dapat digunakan, misalnya, untuk :1. Meningkatkan hasil dari -karoten dengan meningkatkan ekspresi2. Memodifikasi jalur biosintesis dari -karoten dengan menghasilkan strain yang mampu meningkatkan biosintesis karotenoid lain. Ekspresi gen carRP dan carB dapat ditingkatkan dengan memasukkan salinan tambahan dari gen dalam B. trispora, baik dalam keadaan alami atau di bawah kendali promotor yang kuat. Modifikasi jalur biosintesis dari -karoten dapat dicapai, misalnya, dengan menonaktifkan aktivitas lycopene cyclase dengan memanipulasi gen carRP. Dengan cara ini, strain akan dihasilkan yang mampu menghasilkan lycopene, suatu karotenoid kepentingan industri dan komersial yang cukup besar.Selain itu, -karoten dapat diproduksi dari bakteri, alga, dan yeast. Beberapa sumber mikroorganisme yang dapat digunakan sebagai sumber produksi -karoten secara bioteknologi dihadirkan dalam tabel berikut.Tabel 1[footnoteRef:3] [3: Mikroorganisme yang dapat digunkaan sebagai sumber -karoten dengan pendekatan bioteknologi]

MikroorganismeSumber Pustaka

Algae

Dunaliela salinaGercia-gonzalez et al., 2005; Venkatesh et al., 2005; Zhu and Jian, 2008, Ben Amotz, 2004

Dunaliela bardawilMogedes et al., 2009

Haematococcus sp.Lorenz and Cysewk, 2000

Picochlorum oklahomensisKviderova and Henley, 2005

Fungi

Blakeslea trisporaCiegler et al., 1959; Jeong et al., 1999; Mantzouridou et al., 2002; Roukas et al., 2003; Goksungur et al., 2004; Xu et al., 2007; Chaudhary and Singhal, 2008; Filotheou et al., 2010; Verzakakou et al., 2010

Phycomyces blakesleamusMelata et al., 1997; Cerda-Olmedo, 2001; Papp et al., 2009

Mucor circibelloides Iturriaga et al 2005; Papp et al., 2009

Fusarium sporotrichoides Jones et al., 2004

Neurospora crassa Hansmann and Sandmann, 2000

Phycomyces nitens Kivanc and Kahyaglu, 2008

Yeast

Rhodotorula glutinis

Roadjanakamolson and Suntornsuk, 2010; Bhosale and Gadre, 2001; Kimet al., 2004; Wang et al., 2008

Rhodotorula glutinis DBVPG 3853 Buzzini et al., 2000

Rhodotorula glutinis DM28 Malisorn and Suntornsuk, 2008;Malisorn and Suntornsuk, 2009

Rhodotorula graminis Buzzini et al., 2005

Rhodotorula rubra Simova et al., 2003

Rhodotorula mucilaginosa Juckyoung et al., 2009

Xanthophyllomyces dendorhous An et al., 1991

Sporodiobolus salmonicolor Valduga et al., 2008 a, b

Cryptococcus sp. Libkind and Broock, 2006.

Sporobolomyces roseus Maldonade et al., 2008

Rhodospiridium babjevae Sperstad et al., 2006

Bacteria

Sphingomonas jaspsi Asker et al., 2007; Silva et al., 2004

Mycobacterium kansasii David, 1974

Flavobacterium multivorum Bhosale and Bernstein, 2004

Flavobacterium sp. Krubasik and Sandmann, 2000

Micrococcus sp. Salah and Ibrahim, 2008

Proses yang paling penting untuk produksi alami -karoten telah dikembangkan dengan menggunakan budaya hijau, alga uniseluler, Dunaliella salina. Fasilitas produksi Dunaliella yang berada di daerah di mana radiasi matahari maksimal, kejernihan minimal, iklim hangat dan air hypersaline tersedia. Budidaya yang didasarkan pada pertumbuhan autotrophic dalam medium yang mengandung nutrisi anorganik dengan CO2 sebagai sumber karbon (Takur dan Wamik 2013).

Kesimpulan

Daftar Pustaka

Priyono, S. H. (2008) Kajian Konservasi Buah Merah Melalui Kultur Jaringan Tanaman; Ekstrasi , Fraksinasi Buah, Uji Antioksidan, Dan Uji Antidiabetik. J. Tek. Ling. 9 (3) 1441-318XPisal, D.S. (2005) Carotenoid Production From MicroAlga Dunaliella salina. Indian J. Biotechnol (4) 476-483Thakur, M and Wamik A. (2013) Nutraceutical -carotene from natural non-conventional sources and its applications. Annals of Phytomedicine Vol. 2(1)