Pengembangan Kultur Kalus Kencur (Kaempferia Galanga Linn) dan Metode Elisitasi Ultraviolet-B untuk Produksi Senyawa Bioaktif Fenol

Kencur (Kaempferia galanga Linn.) merupakan sumber bahan kimia bioaktif yang biasa digunakan dalam pengobatan tradisional (jamu), fitofarmaka, penyedap makanan dan minuman, rempah-rempah, dan kosmetik. Kandungan utama K. galanga berupa senyawa fenolik terutama golongan fenilpropanoid, seperti flavonoid, etil-sinamat dan etil p-metoksisinamat. Dalam bidang kedokteran, K. galanga telah dimanfaatkan sebagai antiradang dan analgesik, pengobatan sakit kepala, sakit gigi, rematik, antitumor dan kanker, obat penenang, antimikroba, dan obat cacing. Produksi K. galanga selama ini memiliki beberapa keterbatasan terutama pada lama waktu produksi (9-12 bulan) dan konsistensi kualitas produk. Sebagaimana diketahui secara luas bahwa kualitas produk dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Selain itu, perubahan iklim yang terjadi saat ini juga mempengaruhi produktivitas tanaman dalam berbagai hal, seperti perubahan suhu, suhu, curah hujan, kadar karbon dioksida, dan kejadian cuaca ekstrem. Perubahan-perubahan ini dapat mengubah waktu pertumbuhan dan reproduksi tanaman, mengurangi ketersediaan unsur hara, meningkatkan tekanan hama dan penyakit, serta menyebabkan stres air. Perubahan tersebut juga berdampak pada produktivitas dan kualitas tanaman K. galanga. Kultur in vitro, khususnya kultur kalus, merupakan salah satu pendekatan alternatif yang dapat digunakan untuk produksi metabolit sekunder. Kultur kalus telah berhasil diterapkan pada produksi metabolit sekunder (Vitis vinifera L, Eurycoma longifolia Jack, Jatropha curcas L dan masih banyak lagi). Namun, produksi metabolit sekunder telah dipengaruhi oleh diferensiasi jaringan pertumbuhan, dan perkembangan tanaman. Selain itu, produksi metabolit sekunder juga dipengaruhi oleh medium, yaitu kandungan sukrosa, jenis dan konsentrasi zat pengatur tumbuh, serta kondisi lingkungan yaitu pH, intensitas cahaya, serta fotoperiode. Memang, elisitor telah terbukti sebagai faktor utama untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder. Salah satu elisitor yang dapat digunakan dalam kultur in vitro adalah radiasi UV-B. Penelitian perlakuan radiasi UV-B pada kultur kalus C. Sinensis menginduksi peningkatan kadar fenolik, peningkatan produksi trans-resveratrol pada kalus V. vinifera sebesar 2,5 kali lipat, dan peningkatan konsentrasi camptothecin pada camptotheca sebesar 11 kali lipat. budaya sel. Perlakuan radiasi UV menghasilkan alkaloid kantin-6-one 3,5 kali lebih banyak dan pirolidin 1,5 kali lebih banyak dibandingkan tanpa perlakuan radiasi UV pada kultur kalus E. longifolia. Perlakuan yang sama diterapkan pada kultur suspensi sel C. roseus, planlet Deschampsia Antarctica, dan pada kalus J. curcas. Upaya lain yang dapat dilakukan untuk mengatur produksi metabolit sekunder pada kultur kalus adalah dengan memodifikasi sumber karbon pada media, salah satunya dengan konsentrasi sukrosa. Sukrosa telah dikenal sebagai senyawa yang dapat dimanfaatkan tanaman sebagai sumber karbon yang dapat mempengaruhi metabolisme, perkembangan, pertumbuhan, transduksi sinyal, dan ekspresi gen. Sukrosa terbukti mempengaruhi pertumbuhan dan produksi metabolit sekunder A. absinthium, W. somnifera, G.procumbens Merr, H. perforatum, P. vulgaris L, dan lainnya yang ditanam secara in vitro. Pada kencur pendekatan kultur kalus untuk produksi metabolit sekunder xvii belum pernah dilaporkan, begitu pula penelitian mengenai penggunaan elisitasi pada kultur kalus kencur belum pernah dilaporkan. Penelitian ini merupakan rangkaian penelitian seri melalui empat tahap penelitian. Dilaksanakan dari bulan November 2018 sampai dengan Agustus 2022, bertempat di Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman, Laboratorium Kimia Analisis Terpadu, Universitas Muhammadiyah Purwokerto dan Laboratorium Penelitian Fakultas Kedokteran, Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial. Versi 6.400 dari program perangkat lunak Costat digunakan untuk memproses data. Dengan menggunakan uji Anova, data yang berdistribusi normal dan homogen diperiksa. Analisis Kruskal-Wallis digunakan untuk analisis data jika data tidak sesuai dengan kondisi. Uji Jarak Berganda Duncan (DMRT) dan Uji Beda Nyata Terkecil (BNT) digunakan pada pengujian selanjutnya, dengan tingkat kepercayaan 95%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kalus berhasil diinduksi dari eksplan mata tunas K. galanga dengan perlakuan kombinasi 2,4-D dan BAP, dimana perlakuan 1 mg.L-1 2,4-D memberikan hasil terbaik untuk parameter waktu induksi kalus, persentase kalus tumbuh dan bobot segar kalus masing-masing sebesar 29,78±2,03 hari, 74,08±22,21 % dan 0,20±0,07 g dengan tekstur kalus yang terbentuk remah dan berwarna putih kecoklatan. Konsentrasi zat pengatur tumbuh auksin dan fotoperiode berpengaruh terhadap pertumbuhan dan produksi senyawa fenol pada kalus K. galanga. Perlakuan fotoperiode 16/8 jam (terang/gelap) yang dikombinasikan dengan perlakuan auksin 2,4-D 1 mg.L-1 menghasilkan bobot segar maksimum 5,52±0,29 g, tidak berbeda nyata dengan kombinasi penyinaran 16/8 jam (terang/gelap) dan perlakuan NAA 1,5 mg.L-1 . Bobot kering kalus terbaik yaitu 0,26±0,05 g diperoleh setelah perlakuan penyinaran 16/8 jam (terang/gelap). Perlakuan 2,4-D menghasilkan kalus yang remah berwarna putih hingga putih kecoklatan, sedangkan auksin NAA menghasilkan kalus dengan warna kehijauan dan kompak (terdiferensiasi). Kajian fitokimia ekstrak kalus K. galanga menunjukkan akumulasi fenol dan flavonoid tertinggi pada fotoperiode 16/8 jam (terang/gelap), masing-masing 0,483±0,065 mg GAE.g-1 BK kalus dan 0,108±0,07 mg QE.g-1 BK kalus. Senyawa etil para-metoksisinamat (EPMS) terbentuk di hampir pada semua perlakuan. Kadar EPMS tertinggi terbentuk pada perlakuan NAA 2 mg.L-1 dengan fotoperiode 12/12 jam (terang/gelap) sebesar 0,37 mg.g-1 BK kalus. Profil metabolit sekunder pada ekstrak etanol kalus didominasi senyawa aldehida, hidrokarbon jenuh, asam lemak, dan turunannya. Perlakuan jenis auksin dan radiasi UV-B berpengaruh terhadap karakteristik pertumbuhan, morfologi, fitokimia dan fisiologi kalus. Perlakuan auksin dan radiasi UV-B berpengaruh terhadap pertumbuhan kalus diantaranya bobot segar, bobot kering kalus, dan morfologi kalus yang terbentuk. NAA tanpa radiasi UV-B memberikan bobot kalus segar dan bobot kalus kering terbaik yaitu masing-masing sebesar 5,58±0,36 g dan 0,38±0,01 g. Terhadap karakteristik fitokimia, perlakuan auksin berpengaruh nyata terhadap parameter total fenol, total flavonoid, aktivitas antioksidan dan aktivitas enzim PAL. Perlakuan auksin NAA memberikan nilai parameter produksi metabolit sekunder lebih baik dibandingkan perlakuan 2,4-D dengan rerata nilai total fenol sebesar 0,96±0,18 mgGAE.g -1 BK kalus, aktivitas antioksidan sebesar 61,28±3,79% dan aktivitas enzim PAL sebesar 1,57±1,02 unit.mg-1 protein. Radiasi UV-B tidak berpengaruh nyata terhadap produksi senyawa metabolit sekunder kalus kencur, kecuali pada kadar total flavonoid. xviii Senyawa EPMS terbentuk pada semua perlakuan auksin NAA yang dikombinasi dengan radiasi UV-B dimana kadar EPMS tertinggi terdapat pada perlakuan NAA dengan radiasi UV-B 140 µW.cm- ² selama 4 jam yaitu sebesar 1,1±0,59 mg.g -1 BK kalus. Perlakuan jenis auksin, radiasi UV-B dan konsentrasi sukrosa berpengaruh terhadap karakteristik pertumbuhan, morfologi, fitokimia dan fisiologi kalus kalus kencur. Perlakuan sukrosa 30 g.L-1 memberikan bobot kalus tertinggi, tidak berbeda nyata dengan perlakuan sukrosa 15 g.L-1 yaitu masing-masing seberat 7,39±1,67 dan 7,36±0,5 g, sampai pada tingkat optimum konsentrasi sukrosa (30 g.L-1 ) peningkatan konsentrasi sukrosa menyebabkan penurunan bobot kalus segar. Perlakuan tanpa sukrosa pada kalus kompak menunjukkan hasil tertinggi untuk parameter TPC, TFC, kadar EPMS dan aktivitas antioksidan masing-masing sebesar 1,52±0,16 mg GAE.g-1 bobot kering kalus; 2,12±0,77 mg QE.g -1 bobot kering kalus; 0,57±0,23 mg.g -1 bobot kering kalus dan 76,62±4,05%. Hasil tersebut lebih tinggi dibandingkan pada semua parameter pertumbuhan dan fitokimia yang terbentuk pada kalus remah. Radiasi UV-B menyebabkan peningkatan kandungan fenol total dan kandungan flavonoid total, namun tidak berpengaruh nyata pada kapasitas antioksidan dan pembentukan EPMS pada kalus K. galanga. Perlakuan radiasi UVB mampu meningkatkan nilai TPC dan TFC kalus masing-masing sebesar 1,13 dan 1,7 kali lipat dibandingkan tanpa radiasi UV-B. Perlakuan radiasi UV-B dan konsentrasi sukrosa tidak berpengaruh nyata terhadap aktivitas enzim PAL. Diambil kesimpulan bahwa kalus dapat diinduksi dari eksplan mata tunas kencur dengan perlakuan 2,4-D dan BAP, dimana kalus yang dihasilkan memiliki tekstur remah dengan warna putih kecoklatan. Pengkondisian faktor lingkungan khususnya lingkungan cahaya (fotopriode) dan kesesuaian zat pengatur tumbuh auksin yang digunakan menunjukkan bahwa fotoperiode berpengaruh terhadap pertumbuhan kalus dan morfologi kalus yang terbentuk. Fotoperiod 16/8 jam terang dan gelap secara umum menghasilkan pertumbuhan kalus yang cukup baik dan kalus yang dihasilkan mampu memproduksi senyawa fenol. Karakteristik morfologi kalus dengan penggunaan auksin 2,4-D menghasilkan kalus yang bertekstur remah dan berwarna putih kecoklatan, sedangkan perlakuan auksin NAA menghasilkan kalus bertekstur kompak dan berwarna hijau. Perlakuan elisitasi radiasi UV-B mampu meningkatkan kapasitas produksi senyawa fenol dalam kalus, dan pemiskinan sukrosa (tanpa sukrosa) dalam media menginduksi produksi senyawa fenol lebih tinggi dibandingkan jika kalus ditumbuhakn dalam kondisi konsentrasi sukrosa diatas konsentrasi optimumnya (30 g.L-1 ). Kalus bertekstur kompak memiliki kapasitas produksi fenol lebih tinggi dibandingkan kalus remah pada semua perlakuan elisitasi radiasi UV-B maupun sukrosa