PERANAN ZAT EKSTRAKTIF
DALAM PEMBENTUKAN GAHARU PADA
Aquilaria crassna
Pierre ex Lecomte DAN
Aquilaria microcarpa
Baill
EKA NOVRIYANTI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2 0 0 8
PERNYATAAN MENGENAI
TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Peranan Zat Ekstraktif Dalam Pembentukan Gaharu PadaAquilaria crassna Pierre ex Lecomte dan Aquilaria microcarpa Baill belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2008
Eka Novriyanti NRP E051060421
ABSTRACT
EKA NOVRIYANTI. The Role of Extractives in The Agarwood Formation at Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte and Aquilaria microcarpa Baill. Supervisors are WASRIN SYAFII and ERDY SANTOSA.
This research is aimed at investigating the anti fungal activity (AFA), the correlation of gaharu tree’s phenolics in relation with the susceptibility of the trees toFusarium bulbigenumattack in the formation of agarwood, and to observe total phenolics content and tree’s chemicals of Aquilaria crassna and Aquilaria microcarpa pre-inoculation, the reology of tree’s chemical and microorganism change along inoculation time. There were variations of anti fungal activity among trees, and the highest is at tree no. 10 that AFA was in the middle class (39,77%), but entirely agarwood trees exhibited a low anti fungal activity at lab scale. Further fractionation and bioassay showed that the most active component are likely in the ethyl acetate fraction that exhibited strong anti fungal activity at 4% concentration. Trees as many as 20 of A. microcarpa at Carita and 10 ofA. crassnaat Darmaga were inoculated with isolate ofF.bulbigenumin spiral pattern around the stem. Prior to inoculation, strips were taken from the stem for total phenolics content and chemicals analyzing. The result revealed that total phenolics content and infection area exhibited a negative correlation, which means the higher the phenolics content, the smaller the infection area. The pre-inoculation chemicals analysis showed that tree with smaller infection area had larger type of compounds and higher concentration of phenolics than tree with wider one. Some chemicals that at certain plants acted as defense system, according to some references, were found at higher concentration in the gaharu trees with smaller infection or they were not even traced in other tree. The reology analysis revealed that the largest types of compounds were noticed at three day’s old inoculation. Agarwood constituents and other aromatic compounds were detected since three days after inoculation which is indicated the agarwood formation was taken place. Meanwhile, the microbiology analysis showed there was no microbes change in the inoculation sites along 6 month inoculation time, but some small insects, such as ants and bugs, were found at the area.
Keywords: Aquilaria crassna,Aquilaria microcarpa,Fusarium bulbigenum, anti fungal activity, tree’s phenolics, inoculation, infection area
RINGKASAN
EKA NOVRIYANTI. Peranan Zat Ekstraktif Dalam Pembentukan Gaharu Pada Aquilaria crassnaPierre ex Lecomte danAquilaria microcarpaBaill. Dibimbing oleh WASRIN SYAFII dan ERDY SANTOSA.
Gaharu merupakan nama perdagangan dari produk yang dihasilkan oleh beberapa spesies pohon penghasil gaharu yang sebenarnya merupakan endapan resin pada jaringan kayu sebagai reaksi pohon terhadap pelukaan atau infeksi penyakit. Pemanfaatan gaharu adalah untuk pengobatan,incense, pengharum dan parfum. Sampai saat ini, gaharu masih mengandalkan produksi dari hutan alam yang semakin langka. Tingginya intensitas perburuan telah mengakibatkan dua genus utama penghasil gaharu tercantum dalam daftar Appendix II CITES.
Fenolik, merupakan metabolit sekunder yang diketahui memiliki fungsi sebagai senyawa pertahanan terhadap pengaruh lingkungan dan penyakit. Pengetahuan mengenai fungsi metabolit sekunder dalam pembentukan gaharu akan sangat berperan dalam keberhasilan produksi gaharu buatan, karena perlakuan yang diberikan pada pohon-pohon potensial tentunya akan lebih efektif dan efisien.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat anti jamur ekstrak pohon penghasil gaharu, mengetahui hubungan antara kandungan total fenolik dengan kerentanan pohon dalam pembentukan gaharu oleh infeksi jamur, dan untuk mengetahui komposisi senyawa pohon sebelum inokulasi dan perubahannya setelah inokulasi dilakukan, serta untuk melihat perubahan mikroba di area infeksi.
Sifat anti jamur pohon penghasil gaharu ini diteliti dengan mengekstrak serbuk dari batang menggunakan pelarut aseton. Sifat anti jamur pohon A. crassna dianalisis terhadap Fusarium bulbigenum yang diketahui merupakan jamur pemicu pembentukan gaharu. Hasil bioasai ekstrak aseton batang A. crassnaterhadap F. bulbigenum menggunakan metode cawan petri menunjukkan keragaman anti jamur pada pohon-pohon tersebut dan yang tertinggi adalah sifat anti jamur pohon nomor 10 yang termasuk dalam klasifikasi sedang (39,77%). Namun secara keseluruhan, pohon penghasil gaharu ini memiliki sifat anti jamur klasifikasi rendah pada skala laboratorium. Jika dihubungkan antara sifat anti jamur dengan kandungan ekstrak aseton ataupun kandungan total fenolik setiap pohon, terlihat kecenderungan hubungan positif dimana semakin tinggi kandungan ekstrak aseton ataupun kandungan total fenolik maka nilai aktivitas anti jamur akan semakin tinggi pula yang berarti semakin tinggi ketahanan pohon terhadap serangan jamur pemicu pembentukan gaharu ini.
Kegiatan ekstraksi dan fraksinasi bertingkat dilakukan pada serbuk yang diperoleh dari dahan A. crassna untuk mengetahui apakah terjadi peningkatan nilai AFA oleh kegiatan fraksinasi. Fraksinasi bertingkat dilakukan menggunakan pelarut-pelarut n-heksan, etil asetat, dan butanol. Hasil ekstraksi dan fraksinasi menunjukan bahwa kandungan ekstraktif pada kayu gaharu yang sehat hanya 2,020% dengan sebagian besarnya merupakan senyawa-senyawa yang bersifat semi polar. Fraksinasi lanjutan dari ekstrak pohon A. crassna memperlihatkan peningkatan sifat anti jamur. Aktivitas anti jamur tertinggi ditunjukkan oleh fraksi etil asetat pada konsentrasi uji 4% (klasifikasi kuat, AFA 52,45%), sehingga
komponen aktif yang mampu mengatasi serangan F. bulbigenum diduga terdapat dalam fraksi ini.
Untuk melihat bentuk hubungan antara kandungan total fenolik dengan kerentanan pohon yang direfleksikan dengan luasan infeksi, 20 pohon A. microcarpadi Carita dan 10 A. crassnadi Darmaga diinokulasi dengan isolat cair F.bulbigenum dalam pola spiral mengelilingi batang. Sebelum inokulasi, strip diambil dari bagian batang untuk analisis kandungan total fenolik dan analisis senyawa kimia pra-inokulasi. Setelah di-plotting dalam bentuk grafik dua dimensi, antara hasil analisis kandungan total fenolik dan hasil pengamatan luas infeksi menunjukkan kecenderungan hubungan negatif antara keduanya. Kecenderungan ini berarti semakin tinggi kandungan total fenolik maka semakin kecil luas infeksi yang terjadi pada batang pohon. Hasil analisis GCMS untuk ekstrak batang pra-inokulasi menunjukkan pohon dengan luas infeksi yang lebih kecil mengandung lebih banyak jenis senyawa serta konsentrasi senyawa-senyawa fenolik-nya relatif lebih tinggi daripada pohon yang mengalami infeksi lebih luas. Beberapa senyawa yang pada berbagai referensi disebutkan sebagai senyawa pertahanan pada tanaman tertentu, ditemukan dalam konsentrasi yang relatif lebih tinggi pada pohon dengan infeksi yang lebih kecil atau bahkan sama sekali tidak ditemukan pada pohon yang infeksinya lebih luas.
Untuk mengetahui perubahan kimiawi yang terjadi selama inokulasi, dilakukan analasis senyawa batang dalam waktu-waktu tertentu menggunakan instrumen GCMS. Analisis dilakukan untuk ekstrak dari area nekrosis batang pada umur inokulasi 3 hari (H3), 2 bulan (B2), dan 6 bulan (B6) serta pra-inokulasi (H0). Hasilnya menunjukkan bahwa dibandingkan waktu pengamatan yang lain, jenis senyawa yang tercatat pada hari ketiga, jauh lebih besar. Beberapa senyawa fenolik yang berdasarkan beberapa rujukan berperan sebagai senyawa pertahanan pada tanaman tertentu, terdeteksi pada pohon gaharu ini mulai dari hari ketiga hingga bulan keenam setelah inokulasi. Hasil analisis ini menunjukkan adanya konstituen gaharu dan senyawa-senyawa aromatis yang terdeteksi mulai hari ketiga hingga bulan keenam, dan hal ini mengindikasikan terjadinya proses pembentukan gaharu pada pohon.
Analisis mikrobiologi dilakukan per periode 2 bulanan untuk mengetahui perubahan mikrobiologis yang terjadi pada titik luka inokulasi. Analisis dilakukan dengan mengambil bagian batang antara area nekrosis dengan area yang sehat, dimana bagian yang mengandung miroba ini kemudian dibiakkan pada media agar. Koloni-koloni mikroba yang muncul selanjutnya diisolasi dan diidentifikasi jenisnya. Dari hasil analisis mikrobiologis ini diketahui bahwa pada umur enam bulan inokulasi belum terjadi perubahan mikroorganisme yang bersifat predasi pada pohon-pohonA. microcarpadanA. crassna. F. bulbigenum yang diinokulasikan merupakan satu-satunya jamur yang ditemukan di daerah nekrosis batangA. crassna danA. microcarpa. Namun, terjadi asosiasi antara F. bulbigenumdengan serangga kecil seperti semut dan kumbang di daerah inokulasi tersebut.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
PERANAN ZAT EKSTRAKTIF
DALAM PEMBENTUKAN GAHARU PADA
Aquilaria crassna
Pierre ex Lecomte DAN
Aquilaria microcarpa
Baill
EKA NOVRIYANTI
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2 0 0 8
Judul Tesis : Peranan Zat Ekstraktif Dalam Pembentukan Gaharu Pada Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte dan
Aquilaria microcarpaBaill Nama : Eka Novriyanti
NIM : E051060421
Disetujui Komisi Pembimbing,
Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M.Agr Dr. Erdy Santosa, M.S.
Ketua Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Iman Wahyudi, M.S. Prof. Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, M.S.
PRAKATA
Tidak akan seseorang memperoleh suatu keberhasilan tanpa redha Allah SWT, dorongan dan dukungan pihak lain. Karena itu, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis berjudul ‘Peranan Zat Ekstraktif Dalam Pembentukan Gaharu Pada Aquilaria crassna Pierre ex Lecomte dan Aquilaria microcarpa Baill’ ini dapat diselesaikan. Terima kasih dan penghargaan penulis ucapkan kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M.Agr. sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Dr. Erdy Santosa, M.S. sebagai anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak memberi bimbingan dan masukan serta saran dalam berbagai kesempatan diskusi yang sangat membangun untuk penelitian ini.
2. Departemen Kehutanan atas beasiswa yang diberikan sehingga penulis dapat menjalani pendidikan di program studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan Sekolah Pascasarjana IPB.
3. Keluarga besarku tercinta, Mamak dan Bapak, Papa, Mama, Om Yok, Tante keni, Tante Ii, serta adik-adikku tersayang semuanya.
4. Peneliti dan staf di Laboratorium Mikrobiologi Puslit Hutan dan Konservasi Alam yang telah banyak membantu selama pelaksanaan penelitian, Dr. Ir. Maman Turjaman, DEA, Dr. Irnayuli Sitepu, Pak Najmulah, Pak Yanto, pak Sugeng, dan Pak Yani. Staf di Laboratorim Kimia Hasil Hutan, Mas Wawan dan Pak Atin.
5. Prof. Suminar Achmadi dan Ir. Rita Kartika Sari, M.Si atas kesempatan diskusi dan masukan yang diberikan.
6. Antie dan Bu Syahidah, teman seperjuangan dalam penelitian yang begitu banyak membantu tanpa pamrih. Tekat dan kak Ida atas dorongan dan bantuannya. Serta teman-teman angkatan 2006 di pasca sarjana IPK, Erna, Henti, Ika, Teteh Ratih, Arida, Santi, Colik, Uni Susi dan semuanya, atas kebersamaan dan semangat selama proses belajar dan penelitian.
7. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu, untuk semua dorongan dan dukungan yang diberikan.
Perjalanan panjang selama lebih dari delapan bulan penelitian yang dilakukan di Laboratorium Bagian Kimia Hasil Hutan Fahutan IPB, Laboratorium Mikrobiologi Puslit Hutan dan Konservasi Alam, Laboratorium Kimia Terpadu IPB, dan Laboratorium Terpadu Puslit Hasil Hutan, akhirnya dapat disusun dalam bentuk karya ilmiah ini yang semoga bermanfaat.
Bogor, Agustus 2008
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bukittinggi pada tanggal 7 November 1976, dan merupakan anak pertama dari Bapak Lasiman Yan dan Ibu Tuti Riwayati. Pendidikan dasar penulis selesaikan di SD Inpres No. 76 Bukit Canggang Bukittinggi pada tahun 1989 dan SMP Negeri 1 Bukittinggi hingga tahun 1992, kemudian penulis melanjutkan ke SMA Negeri 3 Bukittinggi dan lulus tahun 1995. Pada tahun yang sama melanjutkan pendidikan di Jurusan Teknologi Hasil Hutan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor dan lulus pada tahun 2000.
Pada tahun 2002 penulis diterima sebagai calon peneliti di Badan Penelitian dan Pengembangan Hutan Departemen Kehutanan dan ditempatkan di Loka Penelitian Hasil Hutan Bukan Kayu Kuok, Riau, yang sejak tahun 2006 telah menjadi Balai Penelitian Hutan Penghasil Serat. Pada tahun 2006 penulis berkesempatan melanjutkan pendidikan di Sekolah Pascasarjana IPB Bogor pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan (IPK) Program Studi Teknologi Hasil Hutan, dengan bantuan dana dari beasiswa Departemen Kehutanan.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Pengetahuan Kehutanan penulis menyusun tesis dengan judul ‘Peranan Zat Ekstraktif Dalam Pembentukan Gaharu Pada Aquilaria crassna Pierre ex Lecomtedan Aquilaria microcarpa Baill’ dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M.Agr. sebagai ketua Komisi Pembimbing dan Dr. Erdy Santosa, M.S. sebagai anggota Komisi Pembimbing.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Identifikasi Masalah ... 3 Tujuan ... 4 Manfaat Penelitian ... 4 Hipotesis ... 5 TINJAUAN PUSTAKA ... 6 Gaharu... 6 Aquilariaspp ... 7 Aquilaria crassna ... 9 Aquilaria microcarpa... 9
Kandungan Kimiawi Gaharu ... 10
Budidaya dan Pembentukan Gaharu... 11
Zat Ekstraktif Kayu... 15
Fenolik dan Senyawa Pertahanan Tanaman ... 17
Analisis Senyawa Fenolik... 20
Fusariumspp ... 22
BAHAN DAN METODE ... 25
Lokasi dan waktu Penelitian ... 25
Sifat Anti Jamur Ekstrak BatangA. Crassna TerhadapF. Bulbigenum....25
Sifat Anti Jamur Ekstrak DahanA. CrassnaTerhadapF. Bulbigenum ....28
Hubungan Ekstraktif Pohon Dengan Infeksi OlehF. bulbigenum... 31
Perubahan Senyawa Pada Batang Pohon Gaharu ... 34
Analisis Mikrobiologi ... 35
HASIL DAN PEMBAHASAN... 36
Sifat Anti Jamur Ekstrak BatangA. Crassna TerhadapF. Bulbigenum....36
Sifat Anti Jamur Ekstrak DahanA. CrassnaTerhadapF. Bulbigenum .... 40
Hubungan Ekstraktif Pohon Dengan Infeksi OlehFusarium sp... 44
Perubahan Senyawa Pada Batang Pohon Gaharu ... 53
Analisis Mikrobiologi ... 60
SIMPULAN ... 63
DAFTAR PUSTAKA ... 65
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Klasifikasi kualitas gaharu ... 7
2 Jenis-jenisAquilariayang menghasilkan gaharu ... 8
3 Cendawan yang berasosiasi dengan pohon gaharu ... 14
4 Klasifikasi tingkat aktivitas anti jamur ekstrak ... 27
5 Kadar ekstraktifA. crassna... 40
6 Senyawa-senyawa pada ekstrak pra-inokulasi pohon contoh yang pada tanaman tertentu disebutkan dalam berbagai tulisan berperan sebagai senyawa pertahanan ... 48
7 Senyawa-senyawa yang berdasarkan beberapa referensi diketahui merupakan pertahanan pada tanaman tertentu dan terdeteksi pada ekstrak pohon-pohon contoh ... 49
8 Senyawa-senyawa yang hanya ditemukan pada pohon contoh ke-10... 52
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Beberapa struktur kimia komponen gaharu ... 11
2 Skema ektraksi bertingkat serbuk dahanA. crassna... 29
3 Pola pengambilan sampel uji dan pola spiral untuk inokulasi ... 32
4 Pola titik inokulasiF. bulbigenumpada batang pohon contoh ... 34
5 Aktivitas anti jamur dari ekstrak batangA. crassnaterhadap F. bulbigenumsetelah inkubasi 10 hari ... 37
6 Hubungan kandungan ekstrak aseton batangA. crassnadengan AFA... 38
7 Pertumbuhan miseliaF. bulbigenumpada media percobaan yang diberi tambahan ekstrak batangA. crassnasetelah inkubasi 10 hari ... 39
8 Hubungan kandungan total fenolik batangA. crassnadengan nilai AFA.... 39
9 Nilai AFA masing-masing fraksi terhadapF. bulbigenumpada kelima taraf konsentrasi yang dicobakan ... 41
10 Rataan nilai AFA masing-masing fraksi terhadapF. bulbigenum... 41
11 Rataan nilai AFA (%) pada berbagai konsentrasi fraksi etil asetat... 42
12 Pertumbuhan miseliaF. bulbigenumpada media uji yang diberi ekstrak etanol dahanA. crassnadan fraksi-fraksinya ... 43
13 Kandungan total fenolik pohon-pohon contoh berdasarkan metode Folin Ciocalteu ... 44
14 Infeksi pohon contoh di Carita dan Darmaga yang diinokulasi dengan F. bulbigenumpada umur inokulasi 6 bulan ... 45
15 Hubungan total fenolik dengan luasan infeksi olehF. bulbigenumpada batang pohon contoh ... 46
16 Hubungan total fenolik dengan luas infeksi pada batangA. microcarpa di Carita ... 46
17 Hubungan total fenolik dengan luas infeksi pada batangA. crassna di Darmaga ... 47
18 Hubungan kadar ekstrak aseton batangA. crassnadengan luas infeksi ... 47
19 Kondisi luasan infeksi pada pohonA. crassnake-10 dibandingkan dengan pohon ke-6 di lokasi penelitian Darmaga... 51
20 SporaF. bulbigenumkoleksi Laboratorium mikrobiologi P3HKA yang dilihat di bawah mikroskop dengan perbesaran 40X ... 61
21 SporaF. bulbigenum yang diisolasi dari daerah infeksi padaA. microcarpa di Carita yang dilihat di bawah mikroskop dengan perbesaran 40X ... 61
22 SporaF. bulbigenum yang diisolasi dari daerah infeksi padaA. crassna di Darmaga yang dilihat di bawah mikroskop dengan perbesaran 40X... 61
23 Perbandingan dengan mata telanjang koloniF. bulbigenumantara koleksi Laboratorium Mikrobiologi P3HKA dengan hasil isolasi dari daerah nekrosis pohonA. crassna(Darmaga) danA. microdarpa(Carita)... 62
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Kadar ekstrak aseton batang A. crassna... 72 2 Rataan diameter pertumbuhan miseliaF. bulbigenumsetelah 10 hari
inkubasi pada media uji bioasai dan nilai AFA ekstrak aseton batang
A. crassna... 72 3 Analisis sidik ragam rataan nilai AFA ekstrak aseton batangA. crassna.... 72 4 Uji lanjutan Duncan rataan nilai AFA ekstrak aseton batang A. crassna... 73 5 Uji T-berpasangan untuk pertumbuhan miseliaF. bulbigenumpada media
dengan ekstrak aseton dari pohon 3 dan 5 terhadap pertumbuhan miselia pada media kontrol ... 73 6 Nilai rataan pertumbuhan miseliaF. bulbigenumpada media PDA yang
ditambahkan ekstrak etanol dahan A. crassnadan fraksinya ... 73 7 Rataan nilai AFA ekstrak etanol dahanA. crassnadan fraksinya ... 73 8 Analisis sidik ragam rataan nilai AFA ekstrak etanol dahanA. crassna
dan fraksinya ... 74 9 Uji lanjutan Duncan rataan nilai AFA ekstrak etanol dahanA. crassna
dan fraksinya ... 74 10 Analisis sidik ragam rataan nilai AFA fraksi etil asetat dari dahan
A. crassnapada kisaran konsentrasi yang diujikan ... 74 11 Uji lanjut Duncan rataan nilai AFA fraksi etil asetatA. crassnapada
kisaran konsentrasi yang diujikan ... 74 12 Kandungan total fenolik pohon-pohon contoh berdasarkan metode
Folin Ciocalteu; dan rataan infeksi pada batang pohon contoh di Carita dan Darmaga yang diinokulasi denganF. bulbigenumpada umur
inokulasi 6 bulan ... 75 13 Kondisi pohon contoh dan nilai keliling batang di dua lokasi penelitian .... 76 14 Senyawa-senyawa hasil analisis GCMS untuk ekstrak pohon contoh
pra-inokulasi yang pada tananam lain disebutkan dalam berbagai
tulisan berperan sebagai pertahanan ... 77 15 KondisirunningGCMS pyrolysis menggunakan GCMS Pyrolysis merk
