PIGMEN BETALAIN BUAH PITAYA - SATU KAJIAN

Buah PITAYA MERAH (Hylocereus polyrhizus) dengan isi buah yang berwarna merah pekat dimana ia kaya dengan pigmen betalain yang menyerupai pigmen yang terdapat pada ubi bit. Pengeluaran buah-buahan melalui penanaman komersil di ladang adalah lambat danselalu menyebabkan permintaan terhadap pigmen betalain yang mana ia semakin meningkat sebagai sumber antioksidan dan bahan pewarna makanan semula jadi tidak dapat dipenuhi. Walau begitu didapati dengan kemajuan teknologi baharu ada pendekatan alternatif telah dieksploitasi bagi penghasilan fitonutrien secara sistem in-vitro. Teknologi kultur kalus pitaya merah telah berjaya dibangunkan untuk menghasilkan metabolit sekunder ini. Teknologi ini membolehkan pengeluaran kultur kalus (callus) secara berterusan dan cepat serta tidak terjejas dengan perubahan iklim, serangan penyakit dan kawasan penanaman yang terhad. Sistem kultur kalus yang dibangunkan melalui penambahan pelbagai agen penggalak dan rawatan hormon ini mampu menghasilkan pigmen betalain sebanyak empat kali ganda lebih tinggi berbanding dengan buah pitaya segar. Sebanyak 16 kompaun bioaktif betalain yang berbeza telah dikenal pasti dalam sistem kultur kalus berbanding dengan hanya tujuh kompaun dalam buah segar. Di samping itu, sembilan kompaun bioaktif betalain yang novel telah dikenal pasti apabila rawatan hormon yang mengandungi 4 mg/liter thidiazuron dan 2 mg/ liter asid asetik naftalena digunakan. Penambahan agen penggalak metil jasmonate juga didapati berjaya meningkatkan tahap pengeluaran pigmen betalain. 'Betalain' adalah pigmen tumbuhan yang memberi warna kuning, jingga, merah dan ungu pada bahagian daun dan buah.[ Slah satu contohnya adalah betasianin iaitu pigmen merah bit yang termasuk kelompok pigmen betalain merah dan kuning yang sejak dulu dianggap berkaitan dengan antosianin, walaupun betalain mengandungi unsur nitrogen tidak seperti antosianin. Baik betasianin merah mahupun pigmen betalain lainnya dimana ia adalah betaxantin kuning. Kemungkinan ia tidak berkaitan dengan antosianin kerana antosianin serta betalain tidak terdapat secara bersama pada tumbuhan yang sama. Nama  Betalain terbatas hanya pada 10 keluarga tumbuhan yang semuanya daripada ordo Caryophyllale yang mana ia tidak mempunyai antosianin. Seperti halnya antosianin lazimnya sintesis betalain ditingkatkan oleh cahaya. Artikel tengahari ini dalam blog "Aniim Agro Technology" saya akan menulis semula teknoloogi mengenai pigmen betalain daripada buah [itaya daripada laporan kajian di rujuk kepada Buletin Teknologi MARDI, Bil. 12(2017): 57- 63 untuk dijadikan bahan bacaan dan rujukkan.

'Buah Pitaya' atau dikenali juga sebagai 'Buah Naga' merupakan antara buah yang popular di Malaysia. Buah ini adalah dipercayai berasal dari Amerika Tengah serta Amerika Selatan dan kini tersebar luas di rantau Asia. Permintaan yang tinggi terhadap buah pitaya adalah disebabkan warnanya yang menarik, kandungan nutrien yang tinggi serta rasa yang tidak terlalu manis di samping mempunyai kesan antioksida yang baik untuk kesihatan. Terdapat tiga jenis pitaya yang ditanam di Malaysia. Jenis yang pertama ialah Hylocereus polyrhizus (Sila lihat foto disebelah dan foto saya diatas) yang mana ia mempunyai kulit berwarna merah muda dengan isinya adalah berwarna merah. Jenis kedua pula ialah Hylocereus undatus yang juga mempunyai warna kulit merah muda akan tetapi isinya berwarna putih dan jenis ketiga ialah dikenali sebagai Selenicereus megalanthus merupakan pitaya yang mempunyai kulit berwarna kuning dengan isinya berwarna putih. Buah pitaya mempunyai kandungan nutrisi yang tinggi dan memberi banyak manfaat kepada kesihatan kalau dimakan terutamanya daripada jenis Hylocereus sp. yang mengandungi glukosa, fruktosa dan oligosakarida dengan pelbagai berat molekul. Oligosakarida daripada Hylocereus polyrhizus mempunyai ciri-ciri prebiotik yang mana ia boleh menggalakkan pertumbuhan Lactobacillus dan juga patogen Bifidobacteria. Buah pitaya juga dilaporkan kaya dengan kandungan betalain terutamanya pitaya merah yang dikatakan mempunyai pelbagai pigmen yang sama seperti yang dijumpai dalam ubi bit. Ini merupakan salah satu sebab mengapa kebanyakan kajian penghasilan betalain banyak tertumpu kepada sumber buah pitaya merah.

Menyentuh tentang pewarna makanan dan dalam industri makanan, warna merupakan salah satu petunjuk penting dalam menentukan kualiti makanan atau mempengaruhi penerimaan pengguna terhadap sesuatu makanan. Pewarna tambahan berfungsi menggantikan atau meningkatkan lagi warna yang sedia ada dalam produk makanan yang berkurangan mahupun hilang semasa dan lebih menarik serta menyelerakan. Oleh itu, warna menjadi isu utama dalam industri pembuatan makanan bagi memenuhi permintaan pengguna. Penggunaan pewarna tambahan boleh diklasifikasikan sebagai semula jadi, persamaan dengan semula jadi (nature-identical), sintetik dan bukan organik. Pewarna semula jadi adalah seperti klorofil, antosianin dan karotenoid yang disintesis daripada organisma hidup. Warna semula jadi itu juga boleh diperoleh daripada alam semula jadi seperti karotena, riboflavin dan kantaxantin. Azo pula adalah contoh pewarna sintetik yang tidak ditemui di alam semula jadi. Manakala warna bukan organik pula adalah seperti emas, perak dan titanium dioksida. Kebanyakan industri makanan menggunakan pewarna sintetik kerana mudah dihasilkan untuk menepati keperluan produk makanan yang dikeluarkan dan warnanya tidak mudah hilang atau tidak terjejas semasa pemprosesan. Penggunaan pigmen semula jadi daripada tumbuhan seperti karotenoid, antosianin dan betalain semakin mendapat perhatian dalam kalangan pengguna memandangkan keselamatan menggunakan pewarna sintetik semakin membimbangkan. Perhatian pengguna dan minat yang semakin meningkat terhadap penggunaan pewarna semula jadi adalah disebabkan oleh ciri-ciri karsinogenik dan kesan toksik pada pewarna sintetik tertentu seperti tartrazin, brilliant biru dan allura merah terhadap kesihatan manusia. Sehingga kini, terdapat 80 bahan pewarna tambahan disenaraikan tertakluk kepada kumpulan pensijilan yang dibenarkan penggunaannya dalam makanan, ubat-ubatan dan kosmetik. makanan. Ia juga bertujuan menjadikan sesuatu produk makanan itu lebih menyerlah dan lebih menarik serta menyelerakan. Oleh itu, warna menjadi isu utama dalam industri pembuatan makanan bagi memenuhi permintaan pengguna. 

Penggunaan pewarna tambahan boleh diklasifikasikan sebagai semula jadi, persamaan dengan semula jadi (nature-identical), sintetik dan bukan organik. Pewarna semula jadi adalah seperti klorofil, antosianin dan karotenoid yang disintesis daripada organisma hidup. Warna semula jadi itu juga boleh diperoleh daripada alam semula jadi seperti karotena, riboflavin dan kantaxantin. Azo pula adalah contoh pewarna sintetik yang tidak ditemui di alam semula jadi. Manakala warna bukan organik pula adalah seperti emas, perak dan titanium dioksida. Kebanyakan industri makanan menggunakan pewarna sintetik kerana mudah dihasilkan untuk menepati keperluan produk makanan yang dikeluarkan dan warnanya tidak mudah hilang atau tidak terjejas semasa pemprosesan. Penggunaan pigmen semula jadi daripada tumbuhan seperti karotenoid, antosianin dan betalain semakin mendapat perhatian dalam kalangan pengguna memandangkan keselamatan menggunakan pewarna sintetik semakin membimbangkan. Perhatian pengguna dan minat yang semakin meningkat terhadap penggunaan pewarna semula jadi adalah disebabkan oleh ciri-ciri karsinogenik dan kesan toksik pada pewarna sintetik tertentu seperti tartrazin, brilliant biru dan allura merah terhadap kesihatan manusia. Sehingga kini ada laporan  menyatakan terdapat 80 bahan pewarna tambahan disenaraikan tertakluk kepada kumpulan pensijilan yang dibenarkan penggunaannya dalam makanan, ubat-ubatan dan kosmetik.

Betalain adalah salah satu pewarna semula jadi yang semakin mendapat perhatian dan permintaan yang tinggi oleh pengeluar produk makanan. Betalain merupakan salah satu pigmen semula jadi tumbuhan yang utama selain antosianin dan flavonoid. Selain ia memang merupakan pigmen metabolit sekunder yang larut air, betalain juga mempunyai kumpulan nitrogen tertentu yang memainkan peranan dalam penghasilan pigmen merah-ungu dan kuning-oren. Ia mempunyai dua jenis struktur utama yang dikenali sebagai betasianin dan betaxantin. Betasianin ialah pigmen merah-ungu dengan spektrum penyerapan maksimum pada jarak gelombang 535 - 578 nm, manakala betaxantin ialah pigmen kuning-oren dengan spektrum penyerapan maksimum pada 480 nm. Betalain boleh diperoleh daripada pelbagai bahagian tumbuhan yang berbeza seperti akar, bunga, buah ataupun daun. Sumber utama betalain yang diketahui adalah seperti ubi bit (Beta vulgaris), buah kaktus (spesies Opuntia) dan buah pitaya merah (Hylocereus polyrhizus). Betalain memainkan peranan penting sebagai pewarna dalam produk makanan dan merupakan antara lima pewarna yang paling banyak digunakan dalam industri makanan.

Betalain selalu didapati lebih stabil, tidak dipengaruhi oleh pH dengan kekuatan pewarna tiga kali lebih tinggi berbanding dengan pigmen semula jadi yang lain dan sesuai digunakan untuk makanan bersuhu rendah tanpa mengubah rasa makanan berbanding dengan antosianin. Ia mempunyai kestabilan pada pH 3 - 7 menjadikan ia sesuai untuk digunakan sebagai pewarna makanan semula jadi pada tahap keasidan yang rendah. Betalain pertama yang diekstrak adalah daripada ubi bit yang mengandungi pigmen berwarna merah dan kuning iaitu betasianin dan betaxantin dengan betasianin merupakan komponen utama iaitu 95% daripada pigmen merah. Sehingga kini, sumber komersial utama betalain adalah daripada ekstrak ubi bit dan kaktus pir (Opuntia ficus-indica). Betalain telah digunakan secara meluas sebagai pewarna makanan semula jadi sejak beberapa abad yang lalu, namun telah mendapat perhatian sebagai pewarna makanan dan kosmetik semenjak dilaporkan mempunyai nilai antipengoksidaan yang tinggi. Betalain juga dilaporkan mempunyai aktiviti antipenuaan, antiradang, antitoksin, mampu mengurangkan risiko pembekuan darah dan juga antikanser. Kajian klinikal juga telah membuktikan bahawa betalain boleh meningkatkan tahap tenaga, membuang sel-sel mati dan meningkatkan sistem imun badan. Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, pendekatan bioteknologi telah diterokai untuk menghasilkan pigmen ini secara in vitro. Beberapa kaedah telah dilaporkan berjaya menghasilkan metabolit sekunder secara in vitro termasuk menggunakan eksplan daripada akar dan kalus. Penghasilan betalain secara in vitro mempunyai beberapa kelebihan kerana ia tidak terjejas oleh perubahan iklim atau serangga perosak dan tidak memerlukan ruang yang luas. Penggunaan sistem kalus lebih baik berbanding dengan kultur ampaian sel bagi penghasilan pigmen betalain kerana penampilan morfologi yang dihasilkan dapat dilihat dengan mudah terutama dalam pemilihan warna pigmen. Di MARDI, projek penyelidikan mikro propagasi pokok pitaya telah berjaya dipelopori melalui pendekatan kultur tisu. Walau bagaimanapun, penyelidikan berkaitan pengeluaran pigmen betalain menggunakan sistem kalus dan kultur ampaian sel buah pitaya masih belum dieksploitasi. Memandangkan kepentingan penghasilan sumber betalain daripada buah pitaya, maka kajian penghasilan pigmen ini secara sistem kalus in vitro telah dibangunkan.

Beberapa kajian lanjut dengan menggunakan medium asas yang mengandungi thidiazuron dan asid asetik naftalena, kepekatan sukrosa yang optimum dengan penambahan pelbagai agen penggalak (L-tyrosine, metil jasmonate, asid salisilik dan ekstrak yis) telah dijalankan bagi meningkatkan lagi akan penghasilan fitonutrien dalam kultur kalus pitaya merah. Metil jasmonate dengan kepekatan 60 µM didapati mampu meningkatkan penghasilan betalain secara signifikan sehingga empat kali ganda lebih tinggi berbanding dengan agen penggalak yang lain. Di samping berupaya didalam meningkatkan pigmen betalain, sistem kalus ini juga didapati berjaya menghasilkan sebatian bioaktif yang novel dalam tapak jalan betalain. Kultur kalus pitaya berjaya untuk ianya menghasilkan sembilan kompaun bioaktif yang novel berbanding dalam buah pitaya segar. Hanya tujuh sebatian bioaktif telah dikesan dalam buah segar sebaliknya sebanyak 16 sebatian bioaktif berjaya dikenal pasti dalam sistem kultur kalus. Ini membuktikan bahawa melalui pendekatan sistem kultur kalus, kehadiran kompaun bioaktif dalam sel buah pitaya merah boleh dipertingkatkan.

Hala tuju penyelidikan dalam mendapatkan manfaat metabolit sekunder betalain terhadap kesihatan selain sebagai pewarna dalam cara pemprosesan makanan telah dikaji. Sistem kultur kalus pitaya merah ini sangat penting kerana bukan sahaja mampu memaksimumkan pengeluaran betalain, malah merupakan platform yang sesuai untuk memanipulasi tapak jalan metabolit melalui aplikasi rawatan pelbagai jenis hormon dan agen penggalak pertumbuhan. Teknologi yang dibangunkan berpotensi menghasilkan pigmen kesihatan yang berharga dalam jumlah/kuantiti yang tinggi dengan cara yang lebih cepat, mudah dan kos yang efektif tanpa perlu melalui proses penanaman serta menunggu ia berbuah. Bagi mengelakkan kerugian semasa pemprosesan produk makanan dan memaksimumkan pengeluaran betalain, kajian lanjut berkaitan faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan dan pengeluaran betalain perlu dijalankan. Kajian ke atas bahagian lain pokok pitaya juga boleh dijalankan bagi mengenal pasti bahagian yang paling efektif dalam penghasilan sumber betalain ini. Kestabilan pigmen betalain yang terhasil juga sangat penting bagi memastikan penghasilan betalain yang tinggi, berkualiti dan seragam. Selain penambahan hormon dan agen penggalak, pengenalpastian tapak jalan laluan agen penggalak juga perlu lebih difahami agar modifikasi secara lebih berkesan dapat dijalankan bagi memastikan penghasilan betalain yang maksimum. Semuga artikel ini memberi info berguna kepada semua pembaca blog aniim agro technology kali ini. Wasallam!!!..

ISINYA MERAH....BUAH PITAYA...

ADA MERAH, KUNING...PUTIH JUA...
PIGMEN DIKAJI...APA HASILNYA...
BACA ARTIKEL... DAPAT TAHU JUGA..

By,
M Anem,
Senior Agronomist,
Precint 11, Putrajaya,
WP Putrajaya,
Malaysia.
(27 Muharram 1442H).