Laporan Praktikum Fisiologi Tumbuhan: Pigmen-Pigmen dari Daun

BAB 1

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

    Tumbuhan memiliki fungsi estetika yang penting dengan memberikan spektrum warna yang luas pada bunga. Pigmen tumbuhan penting dalam pensinyalan, seperti dalam menarik agen penyerbukan dan penyebaran serta bentuk pertahanan diri terhadap herbivora. Pigmen tumbuhan merupakan petunjuk penting bagi manusia dan hewan herbivora lainnya dalam membantu mengiden-tifikasi tanaman dalam menentukan bagian tanaman seperti buah, daun, batang, akar, atau umbi juga menentukan tahapan perkembangan tanaman seperti kematangan atau penuaan secara keseluruhan (Eldahshan dan Singab, 2013).

    Variasi warna dan corak dalam satu daun dapat dipelajari dengan menganalisis kandungan pigmen dan mengamati struktur anatomi daun seperti struktur mesofil. Adanya variasi warna pada daun disebabkan oleh adanya pigmen klorofil, karotenoid dan antosianin dalam jaringan daun (Hasidah, dkk., 2017). Salah satu teknik pemisahan yang dapat dilakukan untuk mengetahui kandungan pigmen dalam daun adalah kromatografi. Kromatografi merupakan suatu teknik pemisahan zat terlarut oleh suatu proses migrasi diferensial dinamis dalam sistem yang terdiri dari dua fase atau lebih (Adnan, dalam Paransa, dkk., 2014).

    Berdasarkan hal tersebut, maka dilakukan sebuah praktikum untuk mengetahui dan memahami teknik pemisahan pigmen daun pada beberapa spesies tanaman dengan menggunakan teknik kromatografi.

I.2 Tujuan Praktikum

    Tujuan dilakukannya praktikum adalah untuk memisahkan pigmen-pigmen yang ada pada daun bayam duri Amaranthus sp., daun miana Coleus hybridus, jadam Rhoeo discolor, dan daun puring Codiaeum sp. dengan teknik kromatografi.

I.3 Waktu dan Tempat Praktikum

    Praktikum dilaksanakan pada hari ----------------------- pukul 14.00 – 17.00 WITA bertempat di Laboratorium Botani, Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Makassar.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Tinjauan Umum

    Cahaya yang bertemu materi akan dipantulkan, diteruskan atau diserap. Zat yang menyeram cahaya tampak dikenal sebagai pigmen. Pigmen-pigmen yang berbeda menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda pula dan panjang gelombang yang diserap pun menghilang. Jika pigmen disoroti dengan cahaya putih, warna yang kita tampak adalah warna yang paling banyak dipantulkan atau diteruskan oleh pigmen tersebut. Jika suatu pigmen menyerap semua panjang gelombang, pigmen itu akan tampak hitam (Campbell, dkk., 2008).

    Kesatuan luas dari warna dapat ditemukan pada jaringan-jaringan tumbuhan seperti daun, bunga dan buah (Singh, 2012). Kita melihat daun yang berwarna hijau karena klorofil menyerap warna cahaya violet-biru dan merah sambil meneruskan dan memantulkan cahaya hijau (Campbell, dkk., 2010). Menurut Hasidah, dkk. (2017), setiap tumbuhan mengandung berbagai jenis pigmen di antaranya pigmen klorofil, karotenoid dan antosianin.

    Pembentukan pigmen dalam tumbuhan dapat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu, intensitas cahaya dan pH tanah. Efek cahaya dapat meningkatkan kerja enzim yang berperan dalam sintesis klorofil. Klorofilase merupakan enzim yang berperan dalam mengkatalisis protoklorofilid a. Perubahan protoklorofilid menjadi protoklorofilid a pada tumbuhan mutlak membutuhkan cahaya (Hasidah, dkk., 2017).

II.2 Kloroplas

    Membran internal kloroplas mengandung pigmen fotosintesis. Pigmen ini banyak terdapat pada permukaan luar membran internal yang disebut thilakoid yang berbentuk bulat-pipih seperti kantong. Pada posisi tertentu, thilakoid akan menumpuk rapi membentuk struktur yang disebut granum. Thilakoid yang memanjang menghubungkan granum yang satu dengan yang lain di dalam matriks kloroplas, disebut stroma (Lakitan, 2010).

    Pigmen utama yang terdapat pada membran thilakoid adalah klorofil a dan klorofil b. Selain kedua pigmen hijau ini terdapat pula pigmen-pigmen kuning sampai jingga yang disebut karotenoid. Ada 2 jenis karotenoid, yakni karoten (murni hidrokarbon) dan xanthofil (mengandung oksigen). Tidak dijumpai klorofil pada membran pembungkus (eksternal), namun umumnya terdapat pigmen violaxanthin, yakni suatu jenis pigmen xanthofil (Lakitan, 2010).

II.3 Klorofil

    Istilah klorofil berasal dari bahasa Yunani yaitu chloros artinya hijau dan phyllos artinya daun. Istilah ini diperkenalkan pada tahun 1818 dan pigmen tersebut diekstrak dari tanaman dengan menggunakan pelarut organik. Sifat fisik klorofil adalah menerima dan atau memantulkan cahaya dengan gelombang yang berlainan (berpendar atau berfluoresensi). Peristiwa intesis klorofil dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti cahaya, gula atau karbohidrat, air, temperature atau suhu, faktor genetik, unsur-unsur hara seperti N, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, S, dan O (Hendriyani dan Setiari, dalam Ai dan Banyo, 2011).

    Klorofil a dan b merupakan pigmen utama yang terdapat dalam membran tilakoid. Selain kedua pigmen ini terdapat pula pigmenpigmen kuning sampai jingga yang disebut karotenoid. Ada dua jenis karotenoid yaitu karoten (murni hidrokarbon) dan xantofil (mengandung oksigen). Semua klorofil dan karotenoid terikat pada molekul protein oleh ikatan nonkovalen (Lakitan, 2010). Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain gen, cahaya, dan unsur N, Mg, Fe sebagai pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil. Semua tanaman hijau mengandung klorofil a dan klorofil b. Klorofil a menyusun 75 % dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% berat kering (Subandi, dalam Sumenda, dkk., 2011).

    Pada tumbuhan tingkat tinggi, klorofil a dan klorofil b merupakan pigmen utama fotosintetik, yang berperan menyerap cahaya violet, biru, merah dan memantulkan cahaya hijau (Salaki, dalam Sumenda, dkk., 2011). Molekul klorofil adalah suatu derivat porfirin yang mempunyai struktur tetrapirol siklis dengan satu cincin pirol yang sebagian tereduksi. Inti tetrapirol mengandung atom Mg non-ionik yang diikat oleh dua ikatan kovalen, dan memiliki rantai samping. Sintesis klorofil terjadi melalui fotoreduksi protoklorofilid menjadi klorofilid a dan diikuti dengan esterifikasi fitol untuk membentuk klorofil a yang dikatalisis enzim klorofilase. Perubahan protoklorofilid menjadi klorofilid a pada tumbuhan angiospermae mutlak membutuhkan cahaya. Selanjutnya klorofil jenis yang lain disintesis dari klorofil a (Pandey dan Sinha, dalam Sumenda, dkk., 2011).

    Klorofil banyak menyerap sinar dengan panjang gelombang antara 400- 700 nm, terutama sinar merah dan biru (Ai dan Banyo, 2011). Tiga fungsi utama klorofil dalam proses fotosintesis adalah memanfaatkan energi matahari, memicu fiksasi CO2 untuk menghasilkan karbohidrat dan menyediakan energi bagi ekosistem secara keseluruhan. Karbohidrat yang dihasilkan dalam fotosintesis diubah menjadi protein, lemak, asam nukleat dan molekul organik lainnya (Ai dan Banyo, 2011). Klorofil menyerap cahaya berupa radiasi elektromagnetik pada spektrum kasat mata (visible). Misalnya, cahaya matahari mengandung semua warna spektrum kasat mata dari merah sampai violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak diserap dengan baik secara merata oleh klorofil. Klorofil a memiliki serapan pada panjang gelombang 662 nm dan klorofil b pada panjang gelombang 642 nm (Muththalib, dalam Arfandi, dkk., 2013).

    Berdasarkan faktor umur tanaman, maka dapat dikatakan bahwa makin tua umur tanaman akan menghasilkan kandungan klorofil yang semakin tinggi (Biber, dalam Setiari dan Nurchayati, 2009) menyatakan bahwa umur daun dan tahapan fisiologis suatu tanaman merupakan faktor yang menentukan kandungan klorofil. Tiap spesies dengan umur yang sama memiliki kandungan kimia yang berlainan dengan jumlah genom yang berlainan pula. Hal ini mengakibatkan metabolisme yang terjadi juga berlainan terkait dengan jumlah substrat maupun enzim metabolismenya.

    Mesofil, khususnya jaringan palisade, merupakan jaringan yang kaya klorofil. Daun area hijau memiliki jaringan palisade yang terdiri atas dua lapis dan berisi klorofil (Fahn dan Hopkins, dalam Setiari dan Nurchayati, 2009). Secara anatomi, variasi warna seperti bintik-bintik atau spot putih pada permukaan daun disebabkan oleh melonggarnya jaringan palisade dan terjadinya defisiensi klorofil (Rocca et al., dalam Hasidah, dkk., 2017). Menurut Sheue et al. di dalamnya, jaringan mesofil area putih memiliki selsel mesofil yang tidak berpigmen dan terdapat ruang antar sel di bawah epidermis dan mesofil.

II.4 Karotenoid

    Karotenoid adalah satu satu dari pigmen utama dalam tumbuhan dan memiliki peran penting dalam menentukan parameter kualitas buah dan sayur. Karotenoid bertanggung jawab untuk berbagai jenis warna merah, jingga dan kuning dari daun tumbuhan, buah dan bunga. Selain itu, karotenoid juga memiliki peran dalam daya tarik penyerbuk (Eldahshan dan Singab, 2013). Menurut (Grobush, dalam Kiokias, dkk. (2016), karotenoid merupakan senyawa metabolit lemak sekunder yang juga berperan dalam hal nutrisi bagi tumbuhan. Pigmen ini memberi daya tarik yang besar, tidak hanya karena sifat antioksidannya, namun juga warna alami yang diberikannya pada berbagai jenis buah dan sayur.

    Menurut Campbell, dkk. (2008), karotenoid dapat memperluas spektrum warna yang dapat menggerakkan fotosintesis. Akan tetapi, fungsi yang lebih penting dari sejumlah kecil karotenoid tampaknya adalah fotoproteksi, di mana senyawa-senyawa ini menyerap dan membuag energi cahaya berlebihan yang dapat merusak klorofil atau berinteraksi dengan oksigen, membentuk molekul oksidatif relatif berbahaya bagi sel. Karotenoid mirip dengan karotenoid fotoprotektif pada kloroplas juga memiliki peran fotoprotektif pada mata manusia. Karotenoid dan molekul terkait disebut sebagai fitokimia, yakni senyawa dengan sifat-sifat antioksidan. Tumbuhan dapat menyintesis semua antioksidan yang dibutuhkannya, namun manusia dan hewan harus mendapatkan sebagian antioksidan dari makanannya.

II.5 Antosianin

    Antosianin merupakan kelompok pigmen yang berwarna merah sampai biru yang tersebar luas pada tanaman. Antosianin tergolong pigmen yang disebut flavonoid. Senyawa golongan flavonoid termasuk senyawa polar dan dapat diekstraksi dengan pelarut yang bersifat polar pula. Beberapa pelarut yang bersifat polar diantaranya etanol, air dan etil asetat. Kondisi asam akan mempengaruhi hasil ekstraksi. Keadaan yang semakin asam apalagi mendekati pH 1 akan menyebabkan semakin banyaknya pigmen antosianin berada dalam bentuk kation flavilium atau oksonium yang berwarna dan pengukuran absorbansi akan menunjukkan jumlah antosianin yang semakin besar. Di samping itu keadaan yang semakin asam menyebabkan semakin banyak dinding sel vakuola yang pecah sehingga pigmen antosianin semakin banyak yang terekstrak (Simanjuntak, dkk., 2014). Menurut Mezzomo dan Ferreira (2016), terdapat 2 kelas karotenoid yang dapat ditemukan di alam, yakni karoten seperti 𝛽-karoten yang terdiri dari hidrokarbon linear yang dapat dapat bekerja siklik dan derivat teroksigenasi dari karoten seperti lutein, violaxanthin, neoxanthin dan zeaxanthin, dikenal sebagai xantofil.

    Albrecht dan Sandman, dalam Hasidah, dkk. (2017) memaparkan bahwa cahaya merupakan salah satu faktor penting dalam biosintesis karotenoid. Enzim yang berperan dalam biosintesis karotenoid yaitu fitoen sintase (PSY) dan karotenoid hidroksilase (CH). Intensitas cahaya mampu meningkatkan level mRNA karotenoid hidroksilase (CH) dan fitoen sintase (PSY sehingga meningkatkan kandungan karotenoid pada tumbuhan.

    Salisbury dan Ross (1995) menyatakan bahwa senyawa-senyawa golongan flavonoid dapat mengalami peningkatan karena pengaruh cahaya. Tumbuhan yang terkena cahaya memberikan pengaruh terhadap peningkatan senyawa flavonoid. Meningkatnya senyawa flavonoid tersebut mengindikasikan peningkatan aktivitas enzim flavonon-3-hidroksilase (F3H). Aktivitas enzim F3H dapat meningkatkan produksi antosianin di dalam daun.

II.6 Kromatografi

    Zat wama sintetis adalah dapat diuji secara kualitatif dengan metode kromatografi kertas. Kromatografi kertas adalah metode pemisahan dengan kerja dua fase, yaitu fase diam dan fase gerak yang hasil kerja kedua fase ini berupa rambatan warna yang dapat terlihat pada kertas kromatografi dan bercak yang ada untuk membandingkan antara totolan dari sampel dan totolan yang berasal dari baku (Triwahyuni dan Susilowati, 2006)

    Dua jenis interaksi dasar yang sering diaplikasikan secara umum dalam proses analisis dalam metode kromatografi adalah partisi dan adsorbsi. Partisi merupakan peristiwa yang melibatkan kesetimbangan distribusi senyawa alam fasa-fasa yang berbeda sehingga akan diperoleh suatu koefisien spesifik berkaitan dengan proses distribusi tersebut. Sedangkan adsorbsi melibatkan kemampuas aktivitas suatu permukaan dalam mengikat suatu senyawa yang dalam hal ini terdapat tolok ukur kekuatan adsorbsi permukaan terhadap komponen-komponen tertentu (Rubiyanto, 2012).

BAB III

METODE PERCOBAAN

III.1 Alat dan Bahan

III.1.1 Alat

    Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah tabung reaksi, gelas kimia, mortar dan alu, gunting, dan pipet tetes.

III.1.2 Bahan

    Bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah tanaman bayam duri Amaranthus sp., miana Coleus hybridus, jadam Rhoeo discolour, puring Codiaeum sp., kertas saring, metanol, dan n-heksana.

III.2 Tahapan Kerja

Adapun tahapan kerja praktikum adalah sebagai berikut:

1. Disiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2. Dicuci tangan sebelum memegang kertas saring untuk menghindari kontaminasi.
3. Dipotong kertas saring sesuai dengan tinggi tabung reaksi, disesuaikan dengan sumbat tabung dan pengait dari penjepit kertas agar tidak menyentuh dasar.
4. Dituang 5 mL metanol ke dalam tabung reaksi dan tabung ditutup tabung reaksi dengan kertas aluminium agar tidak menguap.
5. Dimasukkan beberapa daun miyana, bayam duri, jadam dan puring dan (dikerjakan pada wadah yang berbeda) dalam mortar dan gerus sampai halus. Ditambahkan ±5 mL n-heksana hingga diperoleh ekstrak.
6. Disaring hasil gerusan dengan kertas saring dan corong, tampung filtratnya dengan gelas kimia.
7. Diberi totol ekstrak pigmen dekat pada batas bawah kertas saring yang telah diberi tanda sama tinggi dengan tanda pada tabung reaksi, ditunggu sampai kering diberi totol kembali di tempat yang sama dan dibiarkan lagi mengering. Perlakuan diulangi hingga 4 kali.
8. Dibuka sumbat tabung dan digantungkan kertas saring pada pengait yang telah dibuat pada sumbat tabung lalu ditutup kembali tabung reaksi tersebut.
9. Noda pigmen dijaga agar tidak menyentuh permukaan larutan pengembang dan dipastikan bahwa sumbat tabung sudah tertutup rapat. Diletakkan kembali dalam tabung reaksi.
10. Diamati naiknya larutan pengembang, jika larutan pengembang sudah hampir menyentuh pengait, diangkat sumbat tabungnya dan dipegang sampai kertas saring kering.
11. Diamati kertas saring tersebut.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Hasil 

IV.1.1 Rangkaian Alat

IV.1.2 Tabel Hasil Pengamatan

IV.2 Pembahasan

    Praktikum pemisahaan pigmen-pigmen dalam daun digunakan dengan menggunakan metode kromatografi kertas. Keempat sampel, yakni bayam duri Amaranthus sp., miana Coleus hybridus, jadam Rhoeo discolor, dan puring Codeaum sp., digerus menggunakan mortar dan alu. Sampel kemudian diberi n-heksana untuk kemudian diambil ekstraknya. Rangkaian alat tabung reaksi berisi methanol dan kertas kromatograsi dibuat di mana di dekat batas bawah kertas kromatografi, diberi totolan ekstrak sampel. Perubahan warna pada kertas kromatografi kemudian diamati.

    Hasil pengamatan menunjukkan bahwa tak terdapat pigmen pada bayam duri, terdapat pigmen hijau pada miana, pigmen hijau dan kuning pada jadam dan pigmen kuning pada puring. Sementara berdasarkan literatur, terkandung pigmen klorofil pada Amaranthus sp., yakni klorofil a dan b sehingga seharusnya tampak dua lapis warna hijau pada kertas. Sedangkan pada miana, warna yang tampak pada morfologinya adalah merah namun pada kertas, warna yang timbul adalah hijau. Hal ini menandakan bahwa kadar antosianin pada daun miana lebih dominan dibanding kadar pigmen klorofil karena berdasarkan teori, pigmen yang dominanlah yang akan tampak pada karakteristik morfologinya.

    Hasil pengamatan jadam menampakkan dua lapis warna pada kertas di mana diperoleh warna hijau (klorofil) dan kuning (xantofil). Munculnya warna tersebut membuktikan bahwa jadam mengandung pigmen klorofil dan karotenoid. Namun pada hasil, tidak didapatkan warna oranye yang menandakan keberadaan pigmen karoten yang sebenarnya ada pada jadam. Sedangkan untuk puring, diperoleh satu lapis warna, yakni kuning. Hal ini menandakan bahwa pigmen yang mendominasi daun puring adalah karoten, lebih spesifiknya adalah xantofil.

    Adapun dari hasil praktikum yang telah diuraikan, dapat ditemukan adanya penyimpangan yang terjadi. Penyimpangan tersebut dapat disebabkan oleh karena penggunaan kertas saring sebagai pengganti kertas kromatografi yang dapat mempengaruhi absorbsi fase diam kertas. Selain itu, kesalahan praktikan seperti memegang kertas saring dapat pula menjadi penyebab tidak efektifnya praktikum sehingga terjadi penyimpangan pada hasil.

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

    Kesimpulan dari praktikum yang telah dilakukan adalah bahwa pemisahan pigmen-pigmen dalam daun dengan menggunakan metode kertaskromatografi kertas menunjukkan bahwa tak terdapat pigmen pada bayam duri, terdapat pigmen hijau pada miana, pigmen hijau dan kuning pada jadam dan pigmen kuning pada puring.

V.2 Saran

    Sebaiknya bahan yang digunakan dalam praktikum dapat dilengkapi.

DAFTAR PUSTAKA

Ai, N.S. dan Y. Banyo, 2011. Konsentrasi Klorofil Dau sebagai Indikator Kekurangan Air pada Tanaman. Jurnal Ilmiah Sains. Vol.11(2):166-173.

Arfandi, A., Ratnawulan dan Y. Darvina, 2013. Proses Pembentukan Feofitin Daun Suji sebagai Bahan Aktif Photosensitizer Akibat Pemberian Variasi Suhu. Pillar of Physics. Vol.1(1):68-76.

Campbell, N.A., J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky dan R.B. Jackson, 2010. Biologi Jilid 1. Erlangga, Jakarta.

Eldahshan, O.A. dan A.N.B. Singab, 2013. Carotenoids. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. Vol.2(1):225-234.

Hasidah, Mukarlina dan D.W. Rousdy, 2017. Kandungan Pigmen Klorofil, Karotenoid dan Antosianin Daun Caladium. Jurnal Protobiont. Vol.6(2):29-37.

Heriyanto dan L. Limantara, 2006. Komposisi dan Kandungan Pigmen Utama Tumbuhan Taliputri Cuscuta Australis R.Br. dan Cassytha Filiformis L.. Jurnal Makara Sains. Vol.10(2):69-75.

Lakitan, B., 2010. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Rajawali Pers, Jakarta.

Mezzomo, N. dan S.R.S. Ferreira, 2016. Carotenoids Functionality, Sources and Processing by Supercritical Technology: A Review. Journal of Chemistry. Vol.1(1):1-17.

Paransa, D.S.J., K. Kemer, A.P. Rumengan dan D.M.H. Mantiri, 2014. Analisis Jenis Pigmen dan Uji Aktivitas Antibakteri Ekstrak Pigmen Xantofil pada Alga Coklat Sargassum polycystum (C. Agardh). Jurnal LPPM Bidang Sains dan Teknologi. Vol.1(1):2014.

Rubiyanto, D., 2017. Metode Kromatografi: Prinsip Dasar, Praktikum dan Pendekatan Pembelajaran Kromatografi. Yogyakarta, Deepublish.

Salisbury, F.B. dan C.W. Ross, 1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 1. Penerbit ITB, Bandung.

Simanjuntak, L., C. Sinaga dan Fatimah, 2014. Ekstraksi Pigmen Antosianin Dari Kulit Buah Naga Merah (Hylocereus polyrhizus). Jurnal Teknik Kimia USU. Vol.3(2):25-29.

Singh, S., 2012. Isolation and Identification of Pigment Molecules from Leaves of Prosopis juliflora. Vol.3(4):150-152.

Sumenda, L., H.L. Rampe dan F.R. Mantiri, 2011. Analisis Kandungan Klorofil Daun Mangga (Mangifera indica L.) pada Tingkat Perkembangan Daun yang Berbeda. Jurnal Biologos. Vol.1(1):20-24.

Triwahyuni, E. dan E. Susilowati, 2006. Identifikasi Zat Warna Sintetis pada Agar-Agar Tidak Bermerk yang Dijual di Pasar Doro Pekalongan dengan Metode Kromatografi Kertas. Jurnal Litbang Universitas Muhammadiyah Semarang. Vol.1(1):26-32.

Tidak untuk disalin! 

Artikel ini dibagikan untuk memberi contoh dan menginspirasi:)