Studi Komparatif Profil Metabolit Sekunder Bayam Merah (Amaranthus tricolor L.) Konvensional dan Hidroponik Menggunakan Spektroskopi, LC-HRMS, dan Kemometrik untuk Identifikasi Senyawa Penanda Kimia

Muthia, Ayu (2026) Studi Komparatif Profil Metabolit Sekunder Bayam Merah (Amaranthus tricolor L.) Konvensional dan Hidroponik Menggunakan Spektroskopi, LC-HRMS, dan Kemometrik untuk Identifikasi Senyawa Penanda Kimia. S3 thesis, Universitas Andalas.

	Text (01. Cover dan Abstrak) 01. Cover dan Abstrak.pdf - Published Version Download (370kB)
	Text (02. BAB I) 02. BAB I.pdf - Published Version Download (269kB)
	Text (03. BAB V) 03. BAB V.pdf - Published Version Download (247kB)
	Text (04. Daftar Pustaka) 04. Daftar Pustaka.pdf - Published Version Download (359kB)
	Text (05. Disertasi Fulltext) 05. Disertasi Fulltext.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only Download (15MB) | Request a copy

Abstract

Bayam merah (Amaranthus tricolor L.) merupakan sayuran yang kaya metabolit sekunder seperti fenolik, flavonoid, betalain, serta berbagai lipid dan senyawa teroksigenasi lain yang berperan dalam karakter kimia dan potensi bioaktivitasnya, terutama sebagai antioksidan alami. Komposisi metabolit pada tanaman ini tidak bersifat tetap, melainkan dipengaruhi oleh faktor lingkungan, termasuk sistem budidaya. Perbedaan antara sistem konvensional berbasis tanah dan sistem hidroponik terutama terletak pada ketersediaan nutrisi, stabilitas pH, aerasi akar, serta interaksi mikrobiologis media, yang semuanya dapat memengaruhi jalur biosintesis metabolit sekunder. Namun, pendekatan analitik konvensional seperti total fenolik (TPC), total flavonoid (TFC), total betalain, dan ukur aktivitas antioksidan hanya memberikan gambaran agregat tanpa mengungkap komposisi senyawa secara spesifik. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan membandingkan profil kimia bayam merah dari kedua sistem budidaya menggunakan pendekatan multi-platform (UV-Visible, FTIR, dan LC-HRMS) yang dipadukan dengan kemometrik, serta mengidentifikasi kandidat senyawa penanda secara tentatif dan mengeksplorasi indikasi keterkaitan metabolisme secara eksploratif. Sampel bayam merah varietas Mira dibudidayakan di Padang, Sumatera Barat, pada sistem konvensional berbasis tanah-kompos dan sistem hidroponik dengan nutrisi AB mix. Panen dilakukan pada umur 25–27 hari, kemudian sampel dikeringkan menggunakan freeze dryer dan dihaluskan sebelum analisis. Pemrofilan kimia dilakukan menggunakan spektroskopi UV-Visible (200–800 nm), ATR-FTIR (4000–400 cm⁻¹), serta UHPLC-Orbitrap-HRMS dalam mode ionisasi positif dan negatif. Data dianalisis menggunakan PCA, PLS-DA, OPLS-DA, volcano plot, dan VIP score. LC-HRMS menghasilkan 198 anotasi awal yang setelah kurasi menjadi 149 senyawa nonduplikat. Analisis kelas senyawa dan pengayaan jalur dilakukan secara eksploratif. Parameter TPC, TFC, total betalain, dan aktivitas antioksidan DPPH diukur dengan tiga replikasi teknis, sedangkan spektroskopi dan LC-HRMS menggunakan lima replikasi teknis. Integrasi data dilakukan berdasarkan kesesuaian arah perubahan antarplatform dan evaluasi kestabilan data menggunakan RSD, tanpa mengasumsikan korelasi biologis antarulangan. Secara morfologis, tanaman hidroponik menunjukkan pertumbuhan lebih tinggi dan daun lebih besar dibandingkan konvensional. Spektrum UV-Visible kedua kelompok menunjukkan pola serupa dengan perbedaan intensitas pada 264,5–327,5 nm (fenolik dan flavonoid) serta sekitar 538 nm (betalain), dengan intensitas relatif lebih tinggi pada sampel konvensional. Model PLS-DA UV-Vis menunjukkan pemisahan kelompok dengan R² = 1, Q² = 1, dan p = 0,010. Spektrum FTIR juga menunjukkan kesamaan gugus fungsi utama dengan variasi intensitas pada daerah O–H/N–H, C–H, karbonil, aromatik, dan fingerprint region. Model OPLS-DA FTIR menghasilkan R² = 1, Q² = 0,99, dan p = 0,05. Pada LC-HRMS, senyawa yang teridentifikasi didominasi lipid dan lipid-like molecules (47,7%) serta fenilpropanoid dan poliketida (16,8%). Model OPLS-DA LC-HRMS menunjukkan pemisahan yang baik dengan R² = 0,982, Q² = 0,972, dan p = 0,007. Sebanyak 91 senyawa memiliki VIP > 1, dengan 54 senyawa lebih tinggi pada konvensional dan 39 pada hidroponik. Karena seluruh data berasal dari replikasi teknis, hasil ini terutama mencerminkan konsistensi analitik, bukan variasi biologis populasi. Hasil kuantitatif menunjukkan pola yang tidak seragam antarparameter. TPC lebih tinggi pada hidroponik (81,66 mg GAE/g berat kering) dibandingkan konvensional (39,51 mg GAE/g berat kering). Sebaliknya, TFC, total betalain, dan aktivitas antioksidan DPPH lebih tinggi pada sampel konvensional, dengan IC₅₀ lebih rendah (562,06 µg/mL) dibandingkan hidroponik (709,20 µg/mL). Hal ini menunjukkan bahwa arah perubahan total fenolik tidak diikuti dengan aktivitas antioksidan yang lebih kuat, sehingga komposisi spesifik metabolit kemungkinan lebih menentukan. Analisis pengayaan menunjukkan dominasi prenol lipids dan fatty acyls dengan signifikansi FDR < 0,001. Pada tingkat jalur, biosintesis flavon dan flavonol menunjukkan sinyal nominal, tetapi tidak signifikan setelah koreksi FDR, sehingga hanya dianggap indikatif secara eksploratif. Integrasi VIP, volcano plot, konsistensi arah perubahan, RSD, dan hasil pengayaan menghasilkan 65 kandidat senyawa penanda tentatif, terdiri dari 36 senyawa dominan pada konvensional dan 29 pada hidroponik. Senyawa kunci pada konvensional meliputi amaranthin, rutin, (+)-7-epi-syringaresinol 4′-glucoside, esculin, dan kaempferol-3-rutinoside, sedangkan hidroponik didominasi 13-HoTrE, 13-hydroxyoctadeca-9,11-dienoic acid, tuberonic acid, methyl jasmonate, dan 2-O-caffeoylglucarate (2−). Pola ini mengindikasikan adanya perbedaan konfigurasi metabolit sekunder antara kedua sistem budidaya, terutama pada kelompok flavonoid, betalain, lipid, dan turunan sinyal lipid. Secara keseluruhan, pendekatan multi-platform yang dikombinasikan dengan kemometrik mampu membedakan profil kimia bayam merah dari sistem konvensional dan hidroponik secara konsisten pada tingkat analitik, serta menghasilkan kandidat senyawa penanda yang dapat digunakan sebagai dasar studi lanjutan. Namun, keterbatasan utama penelitian ini adalah penggunaan replikasi teknis dan belum adanya validasi biologis lintas lokasi dan waktu, sehingga generalisasi pada tingkat populasi masih terbatas. Selain itu, anotasi metabolit masih bersifat tentatif dan interpretasi jalur metabolisme belum menunjukkan bukti fungsional langsung. Penelitian lanjutan diperlukan dengan replikasi biologis, validasi standar autentik, serta analisis kuantitatif tertarget untuk memperkuat temuan dan mendukung pengembangan parameter mutu bahan baku bayam merah berbasis profil metabolit.

Actions (login required)

View Item