Biostimulan; Ulasan

¹Pengaruh biostimulants alam pada kualitas hasil dan gizi: contoh paprika kuning manis (Capsicum annuum L.) tanaman (2011)

LATAR BELAKANG: Modifikasi teknik penanaman dapat mempengaruhi hasil dan kualitas gizi dari berbagai jenis tanaman budidaya. Karena nilai gizi yang tinggi, lada (Capsicum annuum L.) digunakan dalam penelitian ini sebagai tanaman model untuk mengetahui efek natural biostimulant terhadap parameter hasil dan kualitas buah dalam kondisi pengurangan pemupukan.

HASIL: Sebuah pengaruh positif dari penambahan biostimulant pada parameter hasil telah berhasil diamati. Secara keseluruhan, kultivar lada yg telah diberi biostimulant menghasilkan peningkatan kandungan pigmen daun yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrolnya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biostimulants alami memiliki efek positif pada vitamin C dan kandungan total fenolik dalam buah lada selama musim panas. 1,1-difenill-2-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2′-azinobis (3-etilbenzotiazolin-6-sulfonat) (ABTS) yang merupakan aktivitas antioksidan juga secara signifikan lebih tinggi (P <0,05) pada tanaman yang diberi biostimulant dan berkorelasi kuat dengan semua parameter kualitas yang diukur kecuali kandungan fenol total.

KESIMPULAN: Umumnya, biostimulants meningkatkan aktivitas antioksidan, vitamin C dan kandungan fenolik dalam buah-buahan serta kandungan pigmen dalam daun  dibandingkan dengan tanaman yang tidak diberi penambahan biostimulant yang tumbuh secara hidroponik. Dengan demikian penerapan biostimulants dapat dianggap sebagai strategi produksi yang baik untuk memperoleh hasil yang lebih tinggi dari gizi sayuran yang berharga dengan dampaknya yang lebih rendah pada lingkungan (dibanding pupuk).

²Pengembangan Biostimulant, Peningkatan Produktivitas Tanaman; Isolasi dan Formulasi Fitohormon sebagai Biostimulant

R. Ukun MS Soedjanaatmadja^1*, Wening Astriani Susilo¹, Hapsari Murdiani Putri¹, Elizabeth Tampubolon¹, Saadah Diana Rachman¹, Reginawanti Hindersyah² & Ace Tatang Hidayat¹

1. Chemistry Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Jl. Singaperbangsa No.2. Bandung 40133.
2. Agriculture Faculty , Jl Raya Bandung-Sumedang KM 21 Jatinangor

* Correspondence Author: ukun_28@unpad.ac.idukun_28@unpad.ac.id; ukun_28@yahoo.comukun_28@yahoo.com

Abstrak, Fitohormon atau hormon tanaman adalah zat organik yang dihasilkan oleh tanaman dan berperan penting dalam proses regulasi dalam tanaman. Proses biokimia dalam tanaman ini tidak terlepas dari peran disintesisnya fitohormon, dan setiap tanaman memiliki kemampuan untuk menghasilkan fitohormon itu sendiri (sebagai hormon endogen) untuk proses dan kesinambungan pertumbuhan tanaman normal. Tapi untuk mempercepat pertumbuhan tanaman diperlukan hormon tambahan (sebagai hormon eksogen). Dengan dasar tersebut, maka untuk mempercepat dan meningkatkan produktivitas tanaman, terutama untuk tanaman pangan dan hortikultura diperlukan penambahan fitohormon eksogen untuk tanaman. Melalui kegiatan penelitian multi tahun telah dilakukan pencarian dari beberapa sumber fitohormon alami yang potensial sebagai bahan untuk perumusan biostimulan yang dapat diterapkan di lapangan pertanian. Selain ekstraksi, isolasi dan analisis auksin dari Phaseolis mungo, sitokinin dari aqua Cocos nucifera, trans-zeatin dari Zea mays, telah ditemukan juga beberapa sumber fitohormon sebagai sumber potensial auksin, sitokinin dan giberelin. Potensi sumber fitohormon masing-masing diantaranya pada ganggang merah Eucheuma cotonii, Gracilaria coronopifolia, dan buah Momordica charantia. Ekstraksi, isolasi dan analisis auksin dari E. cotonii, dan sitokinin dari G. coronopifolia, melalui proses maserasi, ekstraksi dengan menggunakan pelarut organik dan TLC, kemudian analisis dengan menggunakan HPLC fase terbalik pada ODS Nucleosil kolom C-18, ditemukan bahwa kandungan auksin dalam E. cotonii adalah 5,34 x 10-3 mg/g berat kering alga, dan kandungan sitokinin di G. coronopifolia sebesar 6,26 × 10-2 mg/g berat kering ganggang. Dengan demikian pula, isolasi dan analisis gibberrelin dari buah M. charantia melalui proses maserasi dengan menggunakan pelarut metanol, ekstraksi dengan etil asetat, TLC (analitis dan preparatif), dan analisis menggunakan HPLC fase terbalik pada ODS Nucleosil kolom C-18, ditemukan bahwa kandungan gibberrelin dalam buah M. charantia adalah 4,185 mg/g berat basah buah. Fitohormon (auksin, sitokinin dan giberelin) terisolasi dari beberapa sumber (P. mungo, Z. mays, C. nucifera, alga merah E. cotonii dan G. coronopifolia, dan buah M. charantia) dirumuskan dengan menambahkan makro lainnya dan gizi mikro (karbohidrat, protein, asam amino esensial, vitamin, antioksidan, dan mineral dari berbagai sumber daya alam), untuk menjadi Biostimulant ETAC - 21 dan Biostimulant ETAC - 12.

Kata kunci: Fitohormon, Eucheuma cotonii, Gracilaria coronopifolia, Momordica charantica, Biostimulan ETAC - 21, Biostimulan ETAC - 12.

³Ekstrak rumput laut sebagai biostimulants pertumbuhan tanaman: Ulasan

Abstrak

Untuk meningkatkan efisiensi budidaya tanaman, metode baru berdasarkan pada ekstrak rumput laut sebagai biostimulants pertumbuhan tanaman telah diterapkan. Karena adanya berbagai senyawa biologis aktif, ekstrak rumput laut banyak digunakan sebagai stimulan tanaman. Dikarenakan kandungan zat bioaktif, ekstrak ganggang dapat mengatur pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Penerapan ekstrak rumput laut menghasilkan ketahanan patogen dan stres lingkungan pada tanaman yang lebih tinggi.

Kata kunci: rumput laut, ekstrak rumput laut, budidaya tanaman, biostimulant

Rumput laut

Ekstrak rumput laut adalah produk jenis baru yang saat ini digunakan dalam budidaya tanaman. Sumber ekstrak rumput laut adalah spesies yang berbeda dari ganggang laut yang tampaknya menjadi berharga dan tidak sepenuhnya ditemukan bahan biologis [1]. Untuk saat ini, ekstrak yang diperoleh dari ganggang telah digunakan sebagai aditif pakan untuk perbaikan gizi hewan [2]. Selain itu, telah digunakan pula sebagai bahan baku industri atau dalam produksi kosmetik alami. Saat ini, rumput laut dan produk yang dihasilkan dari ganggang laut merupakan topik yang menarik di bidang pertanian dengan penekanan pada aplikasi di bidang pertanian berkelanjutan [1]. Alga laut diklasifikasikan oleh para peneliti sebagai kelompok yang paling penting dari organisme yang dapat secara luas digunakan dalam peningkatan gizi.

Senyawa biologis aktif

Ekstrak rumput laut bertindak sebagai biostimulants terutama disebabkan oleh adanya hormon tanaman [3]. Fitohormon utama yang diidentifikasi dalam ekstrak rumput laut adalah: auksin, sitokinin, gibberelin, asam absisat dan etilen [3,4]. Auksin bertanggung jawab untuk pertumbuhan elongational jaringan tanaman dan dominasi apikal, pembelahan sel, gerakan tanaman dan penuaan tanaman [3,5,6]. Sitokinin terlibat dalam pembelahan sel regulasi yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan waktu istirahat. Selain itu, sitokinin menghambat penuaan jaringan tanaman dan memainkan peran penting dalam transportasi nutrisi [3,6]. Salah satu fungsi dasar dari giberelin adalah inisiasi perkecambahan biji, regulasi pertumbuhan, penghentian dormansi tunas, kemekaran bunga dan pengembangan buah-buahan [3,5, 6]. Asam absisat dan etilen bertanggung jawab untuk menanggapi faktor-faktor stres, penghambatan pertumbuhan sel, percepatan tanaman penuaan [3,5,6]. Selanjutnya, asam absisat berperan dalam regulasi perkecambahan biji. Rumput laut yang paling banyak digunakan dalam pertanian akibat aktivitas biostimulannya yaitu ganggang merah: Corralina mediterranea, Jania rubens, Pterocladia pinnata. Ganggang hijau: Cladophora dalmatica, enteromorpha intestinalis, Ulva lactuca dan ganggang coklat: Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Saragassum spp [7].

Metode produksi ekstrak rumput laut

Hal ini lebih dari 60 tahun sejak pertama ekstrak rumput laut komersial digunakan di bidang pertanian. Persiapan ekstrak pertama yang dibolehkan yaitu aplikasi langsung terhadap bagian tertentu dari tanaman (daun, akar) [2]. Penerapan hasil ekstrak alga dalam pengayaan tanah sebagai elemen, berkontribusi terhadap pertumbuhan tanaman dan meningkatkan hasil panen [8]. Metode ekstraksi yang berbeda dapat digunakan untuk persiapan ekstrak rumput laut yaitu ekstraksi air di bawah tekanan tinggi, ekstraksi alkohol, ekstraksi alkali, ekstraksi mikrowave (MAE) dan ekstraksi superkritis CO₂. Kondisi proses tergantung pada zat aktif yang akan diisolasi [9÷13]. Ekstrak kaya auksin dapat diproduksi oleh ekstraksi alkali. Proses ini dilakukan di bawah tekanan rendah. Probe sebelumnya dikeringkan, lali diekstraksi dengan menggunakan natrium hidroksida [9]. Dengan Microwave Assisted Ekstraksi (MAE) yang dikombinasikan dengan ekstraksi air di bawah tekanan tinggi, fucoidan dapat diekstraksi. Untuk efisiensi tertinggi, suhu dan tekanan yang memadai harus diterapkan. Durasi dari proses ini adalah paling banyak 30 menit dan tekanan bervariasi 0,21-0,83 MPa. Biomassa terdispersi dalam air pada konsentrasi 0,04-0,20 g/ml. Suhu tinggi tidak diperlukan dan pelarut ringan digunakan dalam proses apa yang memungkinkan untuk mengurangi biaya dan membuat proses ramah lingkungan [10]. Sitokinin dapat diekstraksi dengan menggunakan etanol 70% dingin. Deuterium digunakan sebagai cosolvent dalam proses ini [11,14]. Ekstraksi dalam 85% metanol menyebabkan didapatkannya ganggang ekstrak kaya gibberelins. Biomassa harus homogen sebelumnya. Suhu proses adalah 4°C [12]. Produksi ekstrak rumput laut dengan ekstraksi superkritis CO₂ tampaknya menjadi solusi yang paling menguntungkan karena invasi yang rendah dari metode ini. Biomassa pretreatment sangat penting dalam kasus ini. Langkah pertama melibatkan sentrifugasi ganggang dan filtrasi untuk menghilangkan air dari probe. Setelah pretreatment biomassa, biomassa homogen menjalani ekstraksi dengan ekstraksi superkritis CO₂. Komposisi ekstrak rumput laut sangat tergantung pada spesies alga. Diantara banyak zat biologis aktif yang ditemukan dalam ekstrak yang diproduksi di bawah kondisi superkritis, lipid, metabolit volatil, pigmen, hidrokarbon alifatik, antioksidan, lutein, karotenoid, klorofil, vitamin E, asam γ - linolenat bisa ditemukan [13, 15]. Ekstraksi superkritis telah digunakan dalam industri farmasi dan nutraceutical karena invasi yang rendah sangatlah penting.

Ekstrak rumput laut di budidaya tanaman

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penerapan ekstrak rumput laut di budidaya tanaman menunjukkan efek positif pada tanaman budidaya [7]. Ekstrak ganggang meningkatkan ketahanan tanaman terhadap embun beku dan kekeringan serta meningkatkan hasil panen. Tanaman disemprot dengan menggunakan ekstrak rumput laut juga ditandai dengan resistensi tinggi terhadap hama dan patogen dan konsumsi nutrisi yang lebih efisien dari tanah [7]. Ekstrak rumput laut berkontribusi pada pemulihan kerusakan yang disebabkan oleh serangga dan penyakit bakteri atau jamur [2]. Formulasi didasarkan pada ekstrak alga yang kaya fitohormon (gibberelins, auksin, sitokinin), asam amino dan asam lemak yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan tanaman, pengembangan dan ketahanan terhadap patogen [8]. Aktifitas biostimulant ekstrak yang diperoleh dari ganggang laut berkaitan dengan kehadiran pengatur tumbuh, terutama sitokinin bertanggung jawab untuk penundaan tanaman penuaan, mitosis induksi, stimulasi pematangan kloroplas, pertumbuhan tunas dan lateral tunas [7,16]. Jumlah perubahan sitokinin dan rasionya untuk hormon pertumbuhan tanaman lain tergantung pada jenis ganggang yang menghasilkan efek berbeda dari ekstrak rumput laut pada budidaya tanaman [7]. Ekstrak rumput laut dapat diberikan ke tanaman dalam banyak cara. Perendaman benih dalam ekstrak alga merupakan salah satu metode. Ini cara yang dapat mempengaruhi perkecambahan biji [8]. Aplikasi tanah daun dapat digunakan juga [2,7]. Selain metode aplikasi, juga konsentrasi ekstrak rumput laut, jenis ganggang, varietas tanaman mempengaruhi efisiensi ekstrak rumput laut sebagai biostimulants tanaman [7].

Kedua, mikro dan makro ekstrak alga telah digunakan untuk meningkatkan hasil panen dan produksi pangan di berbagai wilayah dunia. Hal ini karena efek menguntungkan dari ekstrak rumput laut di tanah yang tergantung pada jenis tanaman dan kondisi lingkungan [2]. Penerapan ekstrak rumput laut dalam budidaya tanaman yang bermanfaat, Craige (2010) melakukan percobaan pada spesies tanaman yang berbeda yang membuktikan bahwa ekstrak ganggang meningkatkan perkecambahan dan perkembangan akar. Peningkatan kualitas daun, kekuatan dan ketahanan tanaman patogen juga ditemukan [2]. Semakin tinggi kandungan nutrisi dalam daun menyebabkan pertumbuhan lebih intens ditunjukkan dalam anggur  dengan ekstrak rumput laut. Peningkatan ketahanan kekeringan juga diamati [17]. Efek menguntungkan dari aplikasi daun dari ekstrak yang diperoleh dari Ascophyllum nodosum (sebagai dukungan terhadap nitrogen dan pemupukan boron) pada pohon zaitun juga diselidiki. Aplikasi ekstrak menyebabkan peningkatan ukuran zaitun dan meningkatkan kualitas minyak zaitun [18]. Aplikasi daun ekstrak pada pohon buah-buahan (seperti apel) menghasilkan daun lebih intens dan pertumbuhan tunas. Buah yang biasanya lebih besar dan tanaman yang lebih baik [19]. Efek menguntungkan dari ekstrak yang diperoleh dari beberapa spesies alga terhadap pertumbuhan dan produktivitas padi juga diselidiki. Penerapan ekstrak rumput laut memungkinkan untuk mengurangi dosis pupuk anorganik yang digunakan dalam budidaya padi [20]. Dampak dari ekstrak alga pada Brassica napus diuji. Pengaruh ekstrak dari ganggang laut terhadap perkecambahan dan pertumbuhan awal tanaman ini dievaluasi. Hal ini menunjukkan bahwa penerapan ekstrak rumput laut merangsang perkecambahan biji Brassica napus. Tanaman dari biji berkecambah direndam dalam ekstrak yang ditandai dengan massa menembak lebih tinggi [7]. Dampak positif dari aplikasi ekstrak rumput laut pada yield kedelai juga diselidiki. Aplikasi ekstrak dalam daun pada konsentrasi yang berbeda menghasilkan hasil yang lebih tinggi, pertumbuhan yang lebih itensive dan penyerapan nutrisi yang lebih baik dari kedelai [21]. Crouch dan van Staden [22] melakukan penyemprotan tunas tomat dengan ekstrak rumput laut selama fase vegetatif. Mereka menyelidiki kenaikan 30% dari massa buah. Respon wortel dan peterseli terhadap pemupukan ekstrak rumput laut merupakan contoh lain dari efek positif pada kondisi tanaman. Hal ini menunjukkan, bahwa biji perendaman dalam ekstrak alga meningkatkan kemampuan perkecambahan dan memiliki dampak positif terhadap kandungan kimia dari akar wortel [8]. Keuntungan dari aplikasi ekstrak rumput laut juga dibuktikan oleh Pise dan Sabale [23]. Mereka menunjukkan bahwa ekstrak yang diperoleh dari ganggang laut merangsang pertumbuhan tunas dan meningkatkan massa Trigonella foenum-graecum. Peningkatan karbohidrat, protein, asam amino bebas, polifenol dan kandungan nitrogen juga ditemukan [23 .

Kesimpulan

Ekstrak rumput laut dikenal pula sebagai biostimulant. Mereka dicirikan oleh efisiensi yang tinggi dalam budidaya tanaman dan telah dibuktikan oleh banyak jurnal penelitian, selain ekstrak rumput laut yang ramah lingkungan karena merupakan material biologis. Oleh karena itu, ekstrak alga dapat merupakan alternatif untuk sintetis stimulan tanaman, aplikasi yang sangat sering menyebabkan pencemaran lingkungan, dan dukungan untuk pupuk tradisional. Penggunaan ekstrak dari ganggang laut memberikan kesempatan untuk memilih metode aplikasi yang cocok untuk tanaman tertentu dan efek yang diharapkan.

Top of Form

Biostimulant; Review

¹Effect of natural biostimulants on yield and nutritional quality: an example of sweet yellow pepper (Capsicum annuum L.) plants (2011)

BACKGROUND: Modifications in growing techniques can affect the yield and nutritional quality of various cultivated plant species. Owing to its high nutritional value, pepper (Capsicum annuum L.) was used in this study as a model plant to investigate the effect of natural biostimulants on yield and fruit quality parameters under conditions of reduced fertilisation.

RESULTS: A positive influence of biostimulant treatment on yield parameters was observed. The overall increase in the pigment content of leaves after biostimulant application agreed well with the higher total and commercial yields of treated pepper cultivars compared with their controls. The results showed that natural biostimulants had a positive effect on the vitamin C and total phenolic contents in pepper fruits during the hot summer season. The 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2′-azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate) (ABTS) antioxidant activities were also significantly higher (P < 0.05) in treated plants and correlated strongly with all measured quality parameters except total phenolic content.

CONCLUSION: Generally, biostimulants improved the antioxidant activity, vitamin C and phenolic contents in fruits as well as the pigment content in leaves of treated compared with non-treated pepper plants grown hydroponically. Thus the application of biostimulants could be considered as a good production strategy for obtaining high yields of nutritionally valuable vegetables with lower impact on the environment. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry

²Development of Biostimulant
for Improvement Productivity of Plants;
Isolation and Formulation of Phytohormones as The Biostimulant

R. Ukun MS Soedjanaatmadja^1*, Wening Astriani Susilo¹, Hapsari Murdiani Putri¹, Elizabeth Tampubolon¹, Saadah Diana Rachman¹, Reginawanti Hindersyah² & Ace Tatang Hidayat¹

Abstract, Phyto-hormone or plant hormone is an organic substance that produced by the plants and has the important role in the regulation process in the plants. The biochemical process in the plants is not apart from the role of synthesized phyto-hormones, and every plant has ability to produce the phyto-hormones itself (as the endogenous hormones), for the process and continuity of the plant normal growth. But for accelerating the growth of plant are needed the adding hormones (as the exogenous hormones.). Base of that, for accelerating and increasing the productivity of crops, especially for the food and horticulture plants are needed to add the exogenous phyto-hormones to the plant. Through the multi-years research activities had been done about the seeking of several of the potential natural phyto-hormone sources, as the materials for bio-stimulants formulation which could be applied in agriculture field. Beside the extraction, isolation and analysis of auxin from Phaseolis mungo, cytokinin from aqua Cocos nucifera, trans-zeatin from Zea mays, had been found also the several phyto-hormone sources as the potential source of auxin, cytokinin and gibberellin. The potential phyto-hormone sources were red algae Eucheuma cotonii, Gracilaria coronopifolia, and the fruit of Momordica charantia, respectively. Extraction, isolation and analysis of auxin from E. cotonii, and cytokinin from G. coronopifolia, through maceration process, extraction by using organic solvent and TLC, later on analysis by using a reversed phase HPLC on the ODS Nucleosil C-18 column, it was found that the auxin content in E. cotonii was 5.34 x 10^-3 mg/g of dry weight of algae, and the cytokinin content in G. coronopifolia was 6.26×10^-2 mg/g of dry weight of algae. Thus anyway, isolation and analysis of gibberrelin from the fruit of M. charantia through maceration process by using methanol solvent, extraction with ethyl acetate, TLC (analytical and preparative), and analysis using the reversed phase HPLC on the ODS Nucleosil C-18 column, it was found that the gibberrelin content in the fruit of M. charantia was 4.185 mg/g of wet weight of the fruit. Phyto-hormones (auxin, cytokinin and gibberellin) isolated from the several sources (P. mungo, Z. mays, C. nucifera, red algae E. cotonii and G. coronopifolia, and the fruit of M. charantia) were formulated by adding the other macro and micro nutrition (carbohydrates, proteins, essential amino acids, vitamins, antioxidants, and minerals from the various of natural sources), to become the Biostimulant ETAC-21 dan Biostimulant ETAC-12.

Keywords: Fitohormon, Eucheuma cotonii, Gracilaria coronopifolia, Momordica charantica, Biostimulan ETAC-21, Biostimulan ETAC-12.

³Seaweed extracts as biostimulants of plant growth: review

Abstract:
For increased efficiency of plant cultivation, new methods basing on seaweed extracts as biostimulants of plant growth are applied. Due to the presence of many biologically active compounds, seaweed extracts are widely used as plant stimulants. Thanks to bioactive substances, algae extracts can regulate the growth and development of plants. Application of seaweed extracts results in higher pathogen and environmental stress resistance in plants.

Keywords: seaweeds, seaweed extracts, plant cultivation, biostimulants

Seaweeds Seaweed extracts are the new type of products currently used in plant cultivation. The sources of seaweed extracts are different species of marine algae which seem to be valuable and not wholly discovered biological material [1]. For ages, extracts obtained from algae have been used as feed additives for animals nutrition improvement [2]. Furthermore, they have been used as industrial raw material or in production of natural cosmetics. Nowadays, seaweeds and products obtained from marine algae constitute the subject of interest in agriculture with emphasis on its application in sustainable agriculture [1]. Marine algae are classified by the researchers as the most important group of organisms which can be widely used in plants nutrition.

Biologically active compounds

Seaweed extracts act as biostimulants mainly due to the presence of plant hormones [3]. Main phytohormones identified in seaweed extracts are: auxins, cytokinins, gibberelins, abscisic acid and ethylene [3,4]. Auxins are responsible for elongational growth of plant tissues and apical dominance, cell division, plant movements and plant aging [3, 5, 6]. Cytokinins are involved in cell division regulation affecting plant growth and rest period. Moreover, they inhibit aging of plant tissues and play crucial role in transport of nutrients [3,6]. One of the basic functions of gibberellins are initiation of seed germination, growth regulation, braking bud dormancy, florescence and fruits development [3, 5, 6]. Abscisic acid and ethylene are responsible for response to stress factors, inhibition of cell growth, acceleration of plant aging [3, 5, 6]. Furthermore, abscisic acid participates in regulation of seed germination. Seaweeds the most widely used in agriculture due to their good biostimulant activity are red algae: Corralina mediterranea, Jania rubens, Pterocladia pinnata, green algae: Cladophora dalmatica, Enteromorpha intestinalis, Ulva lactuca and brown algae: Ascophyllum nodosum, Ecklonia maxima, Saragassum spp [7].

The methods of seaweed extracts production

It is over 60 years since first commercial seaweed extract was used in agriculture. Preparation of first extract allowed its direct application to specific parts of plants (leaves, roots) [2]. The application of algal extracts results in soil enrichment with trace elements, contributes to plant growth and improves crop yields [8]. Different extraction methods can be used for seaweed extracts preparation i.e. water extraction under high pressure, alcohol extraction, alkaline extraction, microwave-assisted extraction (MAE) and supercritical CO2 extraction. Conditions of the process depend on the active substances of interest [9÷13]. Extracts rich in auxins can be produced by alkaline extraction. The process is carried out under low pressure. Previously dried probes are extracted with the use of sodium hydroxide [9]. By Microwave Assisted Extraction (MAE) combined with water extraction under high pressure, fucoidan can be extracted. For the highest efficiency, adequate temperature and pressure should be applied. Duration of the process is at most 30 min and the pressure varies from 0.21 to 0.83 MPa. The biomass is dispersed in water in the concentration 0.04–0.20 g/ml. High temperature is not required and mild solvents are used in the process what allows to reduce costs and makes process environmentally friendly [10]. Cytokinins can be extracted using chilled 70% ethanol. Deuterium is used as cosolvent in this process [11, 14]. Extraction in 85% methanol leads to obtainment of algae extract rich in gibberelins. Biomass should be previously homogenized. The temperature of the process is 4°C [12]. Production of seaweed extracts by supercritical CO2 extraction seems to be the most beneficial solution due to the low invasiveness of the method. Biomass pretreatment is very important in this case. The first step involves centrifugation of algae and filtration to eliminate water from the probe. After biomass pretreatment, homogenized biomass underwent extraction by supercritical CO2 extraction. The composition of seaweed extract strongly depends on the algal species. Among many biologically active substances found in extracts produced under supercritical conditions, lipids, volatile metabolites, pigments, aliphatic hydrocarbons, antioxidants, lutein, carotenoids, chlorophyll, vitamin E, γ-linolenic acid can be found [13, 15]. Supercritical extraction has been used in nutraceutical and pharmaceutical industry where low invasiveness is very important [13].

Seaweed extracts in plant cultivation

Some research show that the application of seaweed extracts in plant cultivation exhibits positive effect on cultivated plants [7]. Algae extracts improve plant resistance to frost and drought and increase crop yields. Plants sprayed with the use of seaweed extracts are also characterized by higher resistance to pests and pathogens and more efficient consumption of nutrients from soil [7]. Seaweed extracts contribute to the recovery of damages caused by insects and bacterial or fungal diseases [2]. Formulations basing on algal extracts are rich in phytohormones (gibberelins, auxins, cytikinins), amino acids and fatty acids which are responsible for plant growth, development and resistance to pathogens [8]. Biostimulant activity of extracts obtained from marine algae is connected with the presence of plant growth regulators, particularly cytokinins mainly responsible for plant aging delay, mitosis induction, stimulation of chloroplast maturation, growth of shoot and lateral buds [7, 16]. The ammount of cytokinins changes and their ratio to other plant growth hormones depends on the species of algae resulting in different effects of seaweed extracts on plant cultivation [7]. Seaweed extracts can be delievered to plants in many ways. Soaking of seeds in algal extracts is one of the methods. This way of treatment can affect seeds germination [8]. Foliar and classical soil application can be used as well [2, 7]. In addition to application methods, also the concentration of seaweed extract, species of algae, plant variety affects the efficiency of seaweed extracts as plant biostimulants [7].

Both, micro-and macroalgae extracts have been used to increase crop yields and food production in various regions of the world. It is due to beneficial effect of seaweed extracts on the soil which is dependent on the type of crop and environmental conditions [2]. The application of seaweed extracts in plants cultivation is beneficial. Craige (2010) carried out experiments on different plant species which proved that algae extracts improved germination and root development. Improved quality of leaves, plant vigor and pathogen resistance were also found [2]. The higher content of nutrients in leaves causing more intense growth was shown in grapes traeted with seaweed extracts. Increased drought resistance was also observed [17]. Beneficial effect of foliar application of extract obtained from Ascophyllum nodosum (as a support to nitrogen and boron fertilization) on olive trees was also investigated. Exract application caused increase of olives size and improved the quality of olive oil [18]. Foliar application of extracts on fruit trees (such as apple) resulted in more intense leaves and shoot growth. Fruits were usually larger and crops were better [19]. Beneficial effects of extract obtained from some algal species on the growth and productivity of rice was also investigated. Application of seaweed extracts allows to decrease doses of inorganic fertilizers used in rice cultivation [20]. The impact of algal extracts on Brassica napus was tested. The influence of extracts from marine algae on germination and initial growth of this plant was evaluated. It was shown that the application of seaweed extracts stimulated seeds germination of Brassica napus. Plants germinated from seeds soaked in extracts were characterized by higher shoot mass [7]. The positive effect of seaweed extracts application on soya yield was also investigated. Foliar application of extracts in different concentrations resulted in higher yield, more itensive growth and better nutrients absorption of soya [21]. Crouch and van Staden [22] were spraying shoots of tomato with seaweed extracts during vegetative phase. They investigated 30% increase of fruit mass. The response of carrot and parsley on seaweed extracts fertilization constitute another example of its positive effect on plant condition. It was shown, that seeds soaking in algal extracts improved germination ability and had positive impact on chemical content of carrot roots [8]. Advantages of seaweed extracts application were also proved by Pise and Sabale [23]. They showed that extracts obtained from marine algae stimulated shoots growth and increase mass of Trigonella foenum-graecum. Increase in carbohydrates, proteins, free amino acids, polyphenols and nitrogen content was also found [23].

Conclusions

Seaweed extracts are well-known biostimulants. They are characterized by high efficiency in plants cultivation what was proved by many papers, besides they are environmentaly friendly due to biological origin of material. Therefore, algal extracts can constitute an alternative to synthetic plant stimulants, the application of which very often causes environmental pollution, and support to traditional fertilizers. The use of extracts from marine algae gives an opportunity to choose any metod of application suitable for a particular plant and expected effects.

Share, We Share

Sejujurnya banyak hal yang ingin saya pelajari jika saya memiliki kesempatan untuk mengikuti program intenship SCG di Thailand, sungguh akan menjadi suatu pengalaman yang dapat memberikan pembelajaran serta wawasan bagi diri saya. Seperti yang telah kita ketahui bahwa SCG merupakan perusahaan terkemuka di Asean, yang bergerak di bidang petrokimia hilir, polimer, kertas, kemasan, semen, konstruksi dan bahan bangunan. SCG sendiri memiliki lima bisnis inti yaitu SCG Chemicals, SCG Paper, SCG Cement, SCG Building Materials, dan SCG Distribution. 

Latar belakang saya sendiri ialah ilmu kimia, jadi sangat jelas bahwa banyak hal yang dapat saya pelajari pada program internship ini. Sejak awal saya memiliki keinginan besar untuk terjun di industri kimia, khususnya mengenai pengolahan limbah, karena di awal perkuliahan dan bahkan sebelum saya memutuskan untuk mengambil jurusan kimia, saya tertarik pada hal tersebut. Selain itu, saya sebagai mahasiswa yang akan mengerjakan tugas akhir, berniat mengangkat tema mengenai pengolahan limbah dan juga mengenai polimer. Akan menjadi suatu hal yang luar biasa jika saya dapat belajar dari salah satu industri kimia terkemuka di Asean seperti SCG.

SCG sebagai suatu perusahaan yang memiliki tanggung jawab sosial terhadap masyarakat tentu akan sangat memperhatikan isu lingkungan. Pada program ini saya ingin mengetahui dan mempelajari upaya-upaya yang dilakukan SCG terhadap keseimbangan lingkungan. Tidak dapat dipungkiri, industri kimia menyumbang kontribusi yang cukup besar dalam kerusakan lingkungan belakangan ini. Seperti kita ketahui, selain adanya sistem manajemen mutu, juga terdapat sistem manajemen lingkungan, yang sering disebut dengan ISO:14001. Disini saya ingin lebih mempelajari implementasi dari sistem manajemen lingkungan ini terhadap industri kimia secara langsung.

Selain itu, saya pun tertarik pada research and development dari SCG. Saya ingin mengetahui research apa saja kah yang tengah dikembangkan. Sedikit yang saya tahu, bahwa salah satu alternatif pada pengolahan limbah industri yaitu dengan sensor dan metode elektrokimia oksidasi, tidak hanya itu, dapat juga digunakan material-material kimia, misalnya yang tengah dikembangkan di universitas saya yaitu dengan zeolit. 

Satu hal lagi yang menjadi perhatian saya yaitu dibidang polimer dan membran. Seperti yang saya pelajari di perguruan tinggi, bahwa kedua bahan diatas merupakan komponen-komponen penting dari berbagai produk kimia. Saya pun tertarik dengan material-material komposit yang dapat meningkatkan kinerja produk, dan yang sedang menjadi isu hangat dalam dekade terakhir ialah mengenai teknologi nano. Untuk sangat ini sudah cukup banyak produk-produk kimia yang mangandung nano komposit dan di klaim sebagai produk superior karena daya kerjanya yang meningkat. Hal-hal tersebut tentu akan dapat saya pelajari lebih lanjut jika saya mendapat kesempatan mengikuti program internship SCG ini.

Selain hal-hal berbau scientific diatas, sesungguhnya saya pun tertarik di bidang humaniora, khususnya di bidang bisnis dan manajemen. Semester lalu saya baru saja mendapatkan mata kuliah tersebut, sedikit saya belajar mengenai sistem manajemen sehingga saya dapat menjawab essay sebelumnya. Hal yang menarik untuk saya sendiri dan bila mungkin saya ingin belajar lebih lanjut mengenai bisnis dan manajemen di program internship ini. Terlebih ketika saya membuka profile perusahaan di website, saya dapat merasakan bahwa SCG merupakan perusahaan yang bermanajerial dengan sangat baik dan cermin perusahaan sukses. Teori-teori yang saya pelajari ketika kuliah berlangsung dan ketika saya mengikuti training ISO:9001 sistem manajemen mutu nyatanya diimplementasikan secara epic oleh SCG. 

Hal-hal tersebut lah yang benar-benar ingin saya pelajari jika saya terpilih mengikuti program intenship ini. Hal yang menyenangkan jika saya dapat belajar keduanya, menyeimbangkan sisi otak kanan dan otak kiri saya. Sekian yang dapat saya paparkan. Terimakasih.