Fauziah, Arbaul (2017) Peningkatan Kandungan Vetiver Oil Pada Kultur Kalus Akar Wangi (Vetiveria Zizanioides (L.) Nash.) Melalui Elisitasi Dengan Ion Logam (Cd, Al, Pb) Dan Karbohidrat (Pektin, Kitosan, Arabic Gum). Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Vetiver oil (minyak akar wangi) mempunyai banyak manfaat, antara lain sebagai fiksatif dalam industri parfum, komponen campuran sabun dan kosmetik, serta aromaterapi. Kebutuhan vetiver oil dunia semakin meningkat seiring dengan perkembangan industri parfum, sabun, kosmetik, dan aromaterapi, yaitu mencapai 300-630 ton per tahun. Namun, Indonesia hanya mampu memenuhi sekitar 20 % dari kebutuhan vetiver oil dunia. Oleh sebab itu, perlu dilakukan upaya untuk peningkatan produksi vetiver oil. Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan secara alami dari tanaman jumlahnya terbatas. Hal ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain metabolit sekunder pada tanaman in vivo disintesis dalam jumlah kecil dan hanya dapat diproduksi pada waktu tertentu sesuai musim. Saat ini, teknik kultur mempunyai potensi yang menjanjikan sebagai metode alternatif untuk produksi metabolit sekunder. Melalui teknik kultur, metabolit sekunder dapat diproduksi secara kontinyu, dilakukan pada lingkungan terkontrol, dan dapat dimanipulasi untuk memperoleh hasil yang optimal. Beberapa metabolit sekunder seperti saponin, ginsenosida, dan kurkumin telah diproduksi pada skala industri menggunakan teknik kultur. Metabolit sekunder dalam kultur dapat ditingkatkan melalui pemberian prekursor ataupun elisitor. Elisitor yang ditambahkan pada medium kultur dapat berupa elisitor abiotik seperti ion logam maupun elisitor biotik seperti karbohidrat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan mengevaluasi pengaruh jenis eksplan dan konsentrasi kinetin terhadap induksi dan pertumbuhan kalus akar wangi, pengaruh elisitor ion logam dan karbohidrat pada medium kultur terhadap pertumbuhan, jumlah komponen, dan kandungan vetiver oil pada kalus akar wangi, serta hubungan antara pertumbuhan kalus dengan kandungan vetiver oil pada kalus akar wangi. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan ulangan sebagai kelompok dan menggunakan satu faktor, yaitu jenis elisitor ion logam Cd, Al, Pb atau karbohidrat berupa pektin, kitosan, arabic gum. Setiap perlakuan diulang sebanyak sepuluh kali (sepuluh botol) dan setiap botol terdiri dari 0,2 g kalus. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu induksi dan multiplikasi kalus akar wangi, elisitasi kalus akar wangi dengan ion logam dan karbohidrat, ekstraksi vetiver oil dari kalus akar wangi, serta analisis komponen kimia vetiver oil dengan KLT dan GC-MS. Induksi kalus dilakukan dengan cara eksplan crown dan tiler akar wangi dikulturkan pada medium MS+2,4-D 0,75 ppm+ kinetin (0; 0,3; 0,5; 0,75; dan 1) ppm pada suhu 25-26 0C dengan intensitas cahaya 600 lux selama delapan minggu. Setiap delapan minggu sekali kalus disubkultur pada media MS+2,4-D 0,75 ppm+ kinetin 0,5 ppm dan kondisi yang sama dengan induksi kalus. Elisitasi dilakukan dengan cara kalus dikulturkan pada media MS dengan penambahan 2,4-D 0,75 ppm dan kinetin 0,5 ppm serta ion logam atau karbohidrat selama delapan minggu. Ion logam yang ditambahkan berupa Cd, Al, dan ii Pb dengan konsentrasi 0,1 mM, sedangkan karbohidrat yang ditambahkan adalah pektin, kitosan, dan arabic gum dengan konsentrasi 100 ppm. Sebagai kontrol, kalus dikulturkan pada media MS+2,4-D 0,5 ppm+ kinetin 0,5 ppm dan tanpa elisitor. Kalus hasil elisitasi umur delapan minggu diamati pertumbuhannya, dihitung kadar air total dan kadar air sisa, serta dianalisis komponen kimia vetiver oilnya. Evaluasi pertumbuhan yang dilakukan meliputi kemampuan hidup kalus, morfologi kalus, dan biomassa kalus. Analisis kadar dan komponen kimia diawali dengan isolasi vetiver oil dari kalus tanaman akar wangi dengan metode ekstraksi menggunakan pelarut n-heksana. Ekstrak vetiver oil yang diperoleh kemudian dianalisis menggunakan metode Kromatografi Lapis Tipis (KLT) dan Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS). Melalui KLT, maka dapat diketahui keberadaan vetiver oil dalam kalus, sedangkan melalui metode GC-MS maka akan diperoleh informasi tentang jenis, jumlah, dan kadar masing-masing komponen kimia yang terkandung dalam vetiver oil. Data biomassa kalus, serta jumlah komponen kimia dan kadar vetiver oil dianalisis menggunakan ANOVA pada tingkat signifikasi 95%. Jika terdapat beda nyata maka diuji lanjutan menggunakan uji Duncan. Pembentukan dan pertumbuhan kalus akar wangi dipengaruhi oleh jenis eksplan yang digunakan untuk inisiasi kultur. Eksplan tiler dapat menginduki kalus lebih cepat dan menghasilkan pertumbuhan kalus yang lebih baik dibandingkan dengan pembentukan dan pertumbuhan kalus dari eksplan crown. Kalus terbentuk dari eksplan tiler mulai umur satu minggu setelah kultur, sedangkan kalus dari eksplan crown baru mulai terbentuk setelah umur empat minggu kultur. Pada umur kultur delapan minggu, berat basah kalus dari eksplan tiler sebesar 0,35 g, sedangkan berat basah kalus dari eksplan crown hanya sebesar 0,16 g. Penambahan kinetin dengan konsentrasi 0,5 ppm dalam medium menghasilkan berat basah paling tinggi dibandingkan dengan konsentrasi lainnya, yaitu sebesar 0,32 g. Penambahan elisitor ion logam atau karbohidrat dalam medium kultur menghambat pertumbuhan kalus. Pada elisitasi dengan ion logam, Cd menghambat pertumbuhan kalus lebih besar dibandingkan dengan ion logam Al dan Pb, sedangkan penghambatan pertumbuhan kalus terbesar pada elisitasi dengan karbohidrat terdapat pada kalus yang dielisitasi dengan pektin. Kultur kalus dari tanaman akar wangi mampu menghasilkan vetiver oil berupa vetiverol dan vanilin. Penambahan elisitor ion logam atau karobohidrat dalam medium kultur berpengaruh terhadap jumlah komponen dan kandungan vetiver oil dari kultur kalus akar wangi. Pada elisitasi dengan ion logam, jumlah komponen vetiver oil terbanyak terdapat pada kalus hasil elisitasi dengan ion logam Cd, yaitu ada tiga komponen, sedangkan jumlah komponen vetiver oil paling sedikit terdapat pada kalus hasil elisitasi dengan ion logam Pb. Namun kalus hasil elisitasi dengan ion logam Pb mampu menghasilkan kandungan vetiverol tertinggi dibandingkan dengan kontrol dan perlakuan elisitasi lainnya, yaitu 4,37%. Pemberian ion logam Cd pada medium kultur mampu memacu munculnya komponen kimia vetiver oil berupa alpha sinensal dan alpha amorphene, masing-masing sebesar 0,51 dan 0,17%. Kalus hasil elisitasi dengan karbohidrat mampu meningkatkan kandungan vanilin dan kandungan vanilin tertinggi terdapat pada kalus hasil elisitasi dengan pektin. Jumlah komponen dan kandungan vetiver oil tidak berkorelasi dengan pertumbuhan kalus dari tanaman akar wangi
English Abstract
Vetiver oil has many benefits, among others, as a fixative in the perfume industry, component mixture of soap and cosmetics, and aromatherapy. The need of vetiver oil in the world increase along with development the industry of perfumes, soaps, cosmetics, and aromatherapy, which reaches 300-630 tons in a year. However, Indonesia is only able to produce about 20 % of the need of vetiver oil in the world. Therefore, efforts should be carried out to increase the production of vetiver oil. Naturally, the production of bioactive compounds from the plant is limited. It is influenced by several factors, as bioactive compounds in intact plants are synthesized in a little amount and only produced at a certain time according to the seasons. Recently, cell culture techniques are potential promising alternative method for the production of bioactive compounds. Through culture techniques, bioactive compounds can be produced continuously, conducted in a controlled environment, and can be manipulated to obtain optimal results. Some bioactive compounds such as saponins, ginsenoside, and curcumin have been produced on industrial scale using this cell culture techniques. Bioactive compounds in cell cultures can be enhanced by addition of precursors or elicitor. Elicitors added to the culture are either abiotic elicitor, such as metal ions, or biotic elicitor, such as carbohydrates. The objective of this research are to figure out and evaluate the effect of explant types and kinetin concentration in callus induction, the effect of metal ions and carbohydrate elicitor added in the culture medium on the growth of vetiver callus, the chemical compounds of vetiver oil in vetiver callus, and the relationship between the growth of callus with the chemical compounds of vetiver oil in vetiver callus. The research use Randomized Block Design (RBD), the replication as a group and use one factor, which is the type of metal ion elicitor Cd, Al, Pb and carbohydrates in the form of pectin, chitosan, arabic gum. Each treatment is repeated ten times (ten bottles), and each bottle contains 0,2 g callus. This research was conducted through several steps, those were induction and multiplication of vetiver callus, elicitation of vetiver callus with metal ions and polysacharida, isolation of vetiver oil, the analysis of the contents and chemical components of vetiver oil. Callus induction was conducted by culturing crown and tiller explants of vetiver in MS medium containing 0,75 ppm 2,4-D and kinetin (0; 0,3; 0,5; 0,75; and 1) ppm at 25-26 0C and 600 lux light intensity for eight weeks. Every eight weeks, callus was subcultured in the MS+2,4-D 0,75 ppm+ kinetin 0,5 ppm and the same conditions as callus. For elicitation, callus was cultured on MS+2,4-D 0,75 ppm+ kinetin 0,5 ppm supplemented with metal ion or polysacharida for eight weeks. The metal ions were 0,1 mM of Cd, Al, and Pb, whereas carbohydrates a were 100 ppm of pectin, chitosan and Arabic gum. For control, callus was cultured on medium MS + 2,4-D 0,75 ppm+ iv kinetin 0,5 ppm and without elicitor. The growth of callus from elicitation treatment was observed at 8th week, the total and residu of water are calculated, and the contents and chemical components of the vetiver oil are analyzed. The evaluation of growth consists of viability, morphology, and biomass of callus. The first step of vetiver oil contents and chemical components analysis was vetiver oil isolation from vetiver callus by extraction method using n-hexane. Vetiver oil extracts were analyzed using Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS). By GC-MS method, information about the type, amount, and concentration of each chemical component contained in vetiver oil will be obtained. Formation and growth of callus in vetiver were influenced by type of explants used for culture initation and concentraion of kinetin supplemented in the medium. Callus formation from tiller explant were faster and the callus growth were also better than callus formation and callus growth from crown explant. Callus from tiller explant started to form a week after culture, while callus from crown explant were formed four weeks after culture. At 8 weeks after culture, the callus fresh weight from tiller explant was 0,35 g, while the fresh weight callus from crown explant was only 0,16 g. The addition of 0,5 ppm kinetin in the medium produced the highest callus fresh weight than the other treatments, it was 0,32 g. The callus growth in vetiver also was influenced by addition of metal ion (Cd, Al, dan Pb) or carbohydrates elicitor in the medium. The addition of metal ion or polysacharida elicitor inhibited callus growth. In elicitation with metal ions, Cd inhibited callus growth greater than Al and Pb, whereas the largest of callus growth in elicitation with carbohydrates a was detected on callus elicited by pectin. Callus was cultured from vetiver able to produce vetiver oil, they were vetiverol and vanillin. The addition of metal ion or carobohydrate elicitor in the culture medium affected the number of components and the vetiver oil content of vetiver culture. In elicitation with metal ions, the highest number of vetiver oil components was found in callus-elicited with Cd metal ion, there were three components, while the least number of vetiver oil components was on callus -elicited with Pb metal ion. However, elicitation callus with Pb metal ion was able to produce the highest vetiverol content compared with control and other elicitation treatments, that was 4.37%. The suplemented of Cd metal ion on the culture medium can promote the appear of vetiver oil chemical components such as alpha sinensal and alpha amorphene, each of 0,51 and 0,17%. Callus elicitation with carbohydrates can increase the content of vanillin and the highest vanilin content was found in callus-elicited with pectin. The number of components and the content of vetiver oil were not correlated with the of vetiver callus growth
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/571.638/FAU/p/2017/041802356 |
| Uncontrolled Keywords: | Vetiver Oil , Kalus Akar Wangi, Elisitasi, Ion Logam |
| Subjects: | 500 Natural sciences and mathematics > 571 Physiology and related subjects > 571.6 Cell biology |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Biologi, Fakultas MIPA |
| Depositing User: | Endang Susworini |
| Date Deposited: | 09 Aug 2022 07:52 |
| Last Modified: | 09 Aug 2022 07:52 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/193086 |
![[thumbnail of ARBAUL FAUZIAH.pdf]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
ARBAUL FAUZIAH.pdf Download (5MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |