dan pasca panen mikroalga hasil kultur …bio.unsoed.ac.id/sites/default/files/pertumbuhan dan pasca...
TRANSCRIPT
PERTUMBUHAN DAN PASCA PANEN MIKROALGAHASIL KULTUR SKALA SEMI MASSAL
Oleh: I)ra. Hexa Apriliana Hidayah, MS
PENDAHULUAN
Sel-sel mikroalg4 merupakan pakan alami bagi larva dalam pembenihan
karena pada awal kehidupan ikar/ non ikan membutuhkan persyamtan pakan yang
sangat spesifik dan kompleks. Penguasaan teknik kultur harus didasari pengetahuan
biologi organisme yang akan dibudidayakan. Pertumbuhan mikroalga kultur,
membutuhkan berbagai senyawa anorganik, sebagai hara makro dan mikro.
Unsur hara makro yaitu: N, B K S, Na Si, dan Ca. Unsur hara mikro yaitu:
Feo Zno Mn, Cu, Mg, Mo, Coo B. Unsur N, P, dan S penting unfuk pembenfukan
protein. Unsur K berfungsi dalam metabolisme karbohidrat. Fe dan Na berperan
dalam pembentukan khlorofil. Sid an Ca merupakan bahan untuk pembentukan
dinding sel. Vitamin (Bl2) untuk memacu pertumbuhan dengan merangsang pros€s
fotosintesis. Selain itu kondisi lingkungan seperti cahaya, suhu, tekanan osmosis
dan pH juga dapat memacu atau menghambat pertumbuhan. Faktor genetic juga
sebagai faktor internal (sifat- sifat pertunbuhan).
PERTUMBUIIAN MIKROALGA :
Pertumbuhan mikroalga dalam kultur ditandai bertambah besar ukuran sel
atau bertambah banyaknya jumlah sel. Ada 4 fase pertumbuhan pada mikroalga yang
dikultur yaitu:
1. Fase istirahat
bio.unsoed.ac.id
2.
.).
Sesaat setelah statler dimasukkan pada rnedia kultur. Populasi tidak mengalami
pelubahan. ukuran sel mernbesar, tetapi belum terjadi pembelahan sel
sehingga kepadatan sel belum meningkat. organisme aktif ,melakukan
metabolisme, terj adi sintesis protein.
Fase logaritmit
Terjadi pernbelahan sel dengan laju pertumbuhan tetap. pada kondisi yang
optimum" Iaju pertumbuhan mencapai maksimal.
fase stationer
Pertumbuhan mulai mengalami penurunan dibandingkan fase logaritmik. Laju
repnoduksi sama dengan laju kernalian. Fenambahan dan pengurangan jumlah
sel relatif sama atau seimbang, sehingga kepadatan tetap.
frse kematian
Laju kenlatian lebih cepat dari laju reprroduksi. Jurnlah sel menurun secara
geornetrik. Penurunan kepadatan ditandai dengan penrbahan kondisi optimum,
yang dikarenakan temperatur, cahay4 pH dan hara yarrg ada.
Penghitungan liepadatan unruk mengetahui perturnbuhal sel, kepadatan
hibit, kepadatan awal kultur dan kepadatan pada saat panen. Kepadatan dihitung
dengan menggunakan Hemacytometer atau sedgewich raffer. Sebagai alat bantu
adalah mikroskop, Hand counter dan pipet tetes;.
Hemacytonneter adalah alat yang terbuat dari gelas yang dibagi menjadi
kotak-kotak pada dua tempat bidarrg pandang. Kotak berbentuk bujur sangkar
dengan sisi i mm, tinggi 0,1 mm dan diftrtup dengan gelas penutup (volume
ruangan:0,1 mm3 atau l0 a ml. Kntak bujur sangkar sisi lmm dibagi menjadi 25
kotak bujur sanglrar yang dibagi lagi merrjadi 16 kotak buiur sangkar lebih kecil.
4.
bio.unsoed.ac.id
Penghitungani Pada bidang yang kotak-kotak lmm arah ke kanan ke bawah ke kiri
ke bawah ke kanan dan seterusnya. perhitungan dapat boleh hanya dilakukan
beberapa kotak s.aja.
Kepadatan * N x l04seV ml
Keterangan:
N: jumlah rnikroalga yang terdapat pada bujur sangkar dengan sisi 1mm
I
sedgewich rafter adalah alat yang serupa e{las obret tetapi teb4l dan pada
setiap sisinya letrih tinggi sehingga pada sisi Oafarfr membentuk teLuilan persegiI
panjang. tjkuran lekulcan 50 x 20 xO,l mm3. untui< menghiturrg kepadatan makaI
dihitung terlebih dahulu ukuran seclgewich raffer, yaiiu:I
Panjang,=50mm lebar=20rnm tinggi: lmm I
Maka:
Volume : 50 x20 x I mm3 : I ml
Keterangan:
d : diameter bidang pandang
1000: volume
Luas bidang pandang (Lbp) = 3,14 x (d / 2)2
Maka:
Jumlah tridang pandang (Jbp) = 1000 lLbp
.tumlah rerata sel l0 x pcngamatar: n
N{aka:
Kepadatan N) : Jhp x n seVmlbio.unsoed.ac.id
Keterangan:
N = kepadatan
n : rata-rata.jumlah plankton dari l0 x pengamatan
FAKTOR PEMBATAS PERTUMtsUHAI\I
Faktor pembatas adalah sumber daya penting yang paling dekat dengan
minimum kritis yang dibutuhkan oleh organisme/ alga. Beberapa faktor pembatas,
antara lain kekurangan nutrisi kimia dan parameter fisik, intensitas cahaya dan
temperatur, serta organisme pemangsa/ biotik. Keberhasilan di alam karena kondisi
optimal untuk hidup, adapun yang memuutrri adalah toleransi alga terhadap
parameter biotik dan abiotik, yaitu:
i. ilabitat
K.edalaman suatu ternpat mempengaruhi zana-zana suatu 'perairan.
Keberadaan sel alga pada zona eufotilg lebih sering dari pada di zona-zona yang
lain. Peran angin berfungsi clalarn mr:ngaduk permukaan air secara meluas. Musim
akan mentpengaruhi temperatur suatu ternpat. Temperatur merupakan variabel
penting dalarn proses pengadukan" Musirn, temperatur dan salinitas sangat
mempengaruhi struktur kerapatan air. Meningkatnya salinitas, kerapatan juga
meningkat. Daerah pantai rnerrpunyai kisaran salinitas 28%o 320,6. pengadukan
juga membantu memenuhi nutrisi pada permukaan air.
Batu karang merupakan ekosistem yang paling pr,otluktif keragaman
organisme-organismenya besar. Pembentukan batu karang oleh individu-individu
binatang l<arang polyp yang mengeluarkan sejumlah corelyt kalsium karbonat.bio.unsoed.ac.id
setiap karang mempunyai tentakel l,ang melingkar untuk menangkap plankton atau
mangsa iain.
Disamping itu makanatr diperoleh dari simbiosis dinoflagellata di dalam sel-
selnya, diseLrut zooxanthello. Tumbukr pada kedalaman kurang dari 25 m, sehingga
z: oox anthe I la mampu berfotosintesa.
2. Tenrperatur
lbrnpenatur secara langsung mempengaruhi organisme hidup melalui
proses metabolisme. Temperafur irertarnbah sejalan dengan salinitas dan
pengendalian berat jenis air. Temperatur variabel penting dalam proses
pengadui<an, pengaruhnya lebih lanjut terhadap air, oleh ikarena itu
mempengaruhi stabilitas kolom air. Temperalur untuk pertumbuhan alga
antara (ls-25) oc. Ada beberapa yang mempunyai temperatur optimum rendah 4-6
'C, f)iatornae di Antartjka.
3. Cahaya i
Alga mernbu'fuhkan cahaya untuk fotosintesis. Yang harus dipertimbangkan
dari cahaya adalah fotoperioclisitas dan kualitas (panjang gelombang). Intensitas
cahaya berkurang secara eksponensial selama menembus air. Berkurangnya cahaya
selaras dengan absorbsi air, materi dalam aii dan sejumlah partikel kecil terlarut
(tennasuk planklon). Intensitas cahaya rendah sebagai pembatas di musim dingin,
karena kecepatan fntosintesis rendah.
Intensitas cahaya tinggi mempercepat fotosintesis, sebagai pembatas adalah
carbon. Cyanophyta mendominasi perairan dan tanah karena mampu berfotosintesis
pada pencaha,vaan rendah. cryptophyta ada penambahan fikoeritrin (maksimum
menJ/erap 54.5 nrn). Cahaya hijau (540 run), cahaya rnaerah (6a0 nm). tntensitas
bio.unsoed.ac.id
cahaya penting dalarn pembentukan rnakromolekul dari COz. Besarnya fluktuasi
carhaya tergantung kedalaman dan waktu (harian dan musiman),
4. Salinitas
Perubahan lapisan air berpenlyaruh terhadap perbedaan berat jenis pada
lingkungan akuatrlq perubahan ini dise,but dengan stratifikasi, yang mempengaruhi
keberadaan sel pada zona euphotik dan keberadaan nutrien. Garam-garam
anorganik tidak larut di lautan. Fungsi mereka sebagai penyusun elemen yang
*.peutjng-do&sl*4ktiv.ttg.Lesmosis. Garam-ganam di lperairan yang kuat arusnya
didorninasi oleh ca*, HCor'dan co:- yang mempengaruhi tingginya pH (di atas
E). Perairan yang tenang dengan total garam-garam tidak larut renclah dari Na- dan
Cl- sehingga kandungan pH lebih asam (di bawah 7).
5. Arus air
Arus air atau daerah totik di daerah sungai-sungai cepat dan lambat di
kolam-kolann. Sungai yang dalam nrusnya lebih tenang. Dasar sungai tertutup oleh
sedimen bebas (endapan dan lumpur). cahaya tidak menembus sampai dasar
sungai, sehingga pertumbuhanalga terbatas pada daerah dangkal di sepanjang tepi
sungai. Kelnmpok panting penghasil pro5s5 fotosintesis adalah tumbuhan
berpernbuluh, Bryophyta" alga benthik (diatom pennatae), filamen chlorophyt4
B atr ac ho s pe r mum (R hodophyta) dan Cyanoba cteria.
6. Nutrisi
Ketersediaan nutrisi menentukan tingkat prertumbuhan alga. Kebanya!4q nutrisi-
nutrisi tersebut terdapat dalam.iumlah yang cukup sesuai kebutuhan, sehingga tidak
menjadi faktor pembatas tenaga untuk perturnbuhan. Tinggi rendahnya diberi istilah
bio.unsoed.ac.id
euffofi dan oligotrofi. Respon terhadap pembatas nutrtsi perturmbuhan adalah
berkurangnya .jumlah sel. Aspek lainn;va dari kornposisi dan fisiologi,
kecenderungan penurunan kandungan ldrh:rofil dan protein per sel, serta
penambahan karbohidrat (kadang-kadang l,e,mak).
tlnfuk keperluan nutrisi, terutama pacla kultur alga, uusur-unsur hara yang
dibutuhkan alga untuk kelangsungan lriduprrva terdiri atas ;
Selain bahan anorganik, beberapa alga juga menggunakan bahan organik
sebagai surnber energi dan pertumbuhan" antara lain biotin, tiamin, atau
sianohobalamin (Brz). Konsentrasi nitrogen dan fosfat yang cukup rendah
mempengaruhi prosentase karbon tertentu, Lrerhubungan dengan kenaikan protein
dan penurunan karbohidrat. Mikroalga dapat juga rnelakukan pertumbuhan
heterotropilg yaitu dala"m kultur di iaboratorium. Media yang digunakan glukos4
asetat atau laktat.
Nitrogen
Kebanyakan alga dapat mengikat NO-3, NO 2 atau NFI*a sebagai sumber
nlfrogen rvalaupun beberapa flagellata" khususnya Euglern tidak dapat tumbuh pada
daeratr yang kaya nitrit dan nitrat. Nihit pada perairan a.lami tidak berada dalam
jumlah ba.n1,ak karena rlalam bentuk lain. Beberapa alga marnpu mengikat nitrogen
anorganik t$rutama urea. Amonium seringkali dalam jumlah sedikit, sebagai NO-3
dari pada Nff a, kottsentrasi 0,5 - I per mol. NOI harus direduksi terlebih dahulu
bio.unsoed.ac.id
menjadi NIfa oleh aktivitas nitrat reduktase pada sel sebelurn bergabung menjadi
asam amino.
Posfor
orthophosphat (Poa3) adalah satu-satunya sumber bahan organik penting
untuk alga walaupun mudah terisi elemen dari macam-macarn bahan organofosfat.
Dalarn kondisi defisiensi fosfat, aktivitas fostbtase alkalin meningkat cepat (10-100
kali). .Alga nlenyimpan kelebihan fosfat sebagai polifosfat tli granula sitoplasma
yang berdiameter 30-500 nm. Sebagai contoh Glyserofbsfut sering cligunakan
setragai rnedia kultur.
Silikon
I)iatotnae mengandung frustula silicon , dalam bentuk asam orthosilisat,
Si(OH)4, disamping itu Si diperlukan unfuk membentuk dinding sel , sintesis DNA.
sel yang kekurangan Si menimbun remak. Diatomae kekurangan N dan p
meniml"run karboh idrat.
Mikroelelmen dan vitamin
Meskipun bukan factor perr,batas (seperti N, p cian si), elemen mikro
diperlukan dengan konsentrasi yang keciv sedikit. Fe, Mn, co dan Zn merupakan
*eGin'tniTiim:EDfA-uitlblah agen sintesis dalam media aia.mi. Beberapa alga jriga
rnembutuhkan sumber vitamin, yaitu vitamin 812, Thianrin atau Biotin, Kandungan
vitannin dalam perairan berkisar l0 - 100 mg/literbio.unsoed.ac.id
Il,'Pernanenan I
I
I
Pemanenan mikroalga yanfi tepat berdas{rkan pola pertumbuhan harusI
dilalmkan pada saat nnikoalga mencapai prmcak populasi . Pemanenan terlampauI
cepat atau belum ntencapai puncak populasi" maka pisa zathara. masih cukup besarI
sehingga dapat rnembahayakalr organisme pe.ang,!a. Pemanernn terlambat maka
]PA,SCA PA,}[EN MIKROALGA
Kegunaan rnikroalga bermacam-maoam, ada yang langsung digunakan
sebagai pakan alami, sebagai bibit, dikeringkan atau disimpan dalam freezer. Hasil
panen tlapat disrmpan dalam bentuk kering dan bentuk basah. penyimpanan baru
dapat dilakukan setelah mikroalga dikonsenhatkan dahulu menggunakan
planWonnet, centrifuge, plate separator dan berbagai nnacam filter atau bahan
fiokulan.
sudah banyak terjadi kematian sehingga kualitasnya turun.
Pernanenan dapat dilakukan secara total atau sebagian. Apabila dilakukan
sebagian, diannbil 2/3 bagian. Sisa yang ll3 bagian dib€ri lagi air laut dengan
pernrqrttkan" llelrcrapa peralatan yang bisa digunakan antara lain: planktonnet,
centrifuge, plate separator dan berbagai rnacam filter. Ljntuk mikroalga bentuk
filarnen, seperti Skekctonema dan Spinttina da.pat juga dengan cara penyaringan.
Bentuk kering didapat dari hasil penjemuran konsentrat mikroalga cli bawah
sinar matahari dengan suhu 70 oC atau rnenggunakair oven.Mikroalga kering
disimpan dalam botol-botol yang tertutup rapat. Bentuk basah beku diperoleh dengan
penyirnpanan yang teiah dipadatkan di dalam {leezer.bio.unsoed.ac.id
Femeliharaan stok murni
Pemeliharaan yang kesinambungan mikroalga perlu dilakukan dengan pemeliharaan
stok murni. Stok murni disimpan dalam rnedia agar atau media cair dan disimpan
dalam lemari pendingin. Penyimpanan stok dalam media agar dapat bertahan
sampai 6 bulan. Penyimpanan stok mumi dal;rm media cair dilakukan dalam tabung
reaksi volume 10 ml, diberi pupuk tanpa aerasi, harus dilakukan pengocokan setiap
hari" Biakan stok murni diganti seminggu sekali dan dileta.kkan pada'rak kultur
dengan perrcahayaan lampu TL. Penyimpanan dalam lemari pendingin dapat
bertahan sampai I bulan.
[,8hru.futr,
Pemanenan mikroalga yang tepat berdasarkan pola pertumbuhan.
Pemanenan terlarnpau cepat atau belum mencapai puncak populasi, maka sisa zat
hara rnasih cukup besar sehingga dapat membahayakan organisme pemangsa.
Femanenan terlambat maka sudah banyak terjadi kematian sehingga kualitasnya
tumn. Sesaat setelah fase pertumbuhan loganitmit tedadi pernbelahan sel dengan
laju perhrmbuhan tetap. Pada kondisi yang optimum, laju perturnbuhan mencapai
nnaksimal.
DAF"TAR PUSTAKA
Bold, F{.c. and Michael J. wynne. i985. Introduction to the Argae. sec. Ed.Prestice l{all Inc., Englewood Cliffs. N.J. 07632.
tsorowiteka, M. A. dan L. J. Bororviteka. 1988. Dunaliella. MicroalgalB iotec hno lo gy. Cambrid ge U n ivers i-r,"- Fre s s, C ambri d ge.
campbell, N.A., J.B. Reece and L.G. Mitchell. 1999. Biologi. Edisi l(elima.'lledemahan Manalu, W. Penerbit Erlangga, Jakarta.
bio.unsoed.ac.id
Darle1,, V/. M. 1992- Algal Biology: a physic,logical approach. Blackwell ScientificFublications, Oxford, London.
Direklorat Birra Pembenihan. 1998. fludidaya Mikroalga Skala Laboratorium dan
h{assal. Direktorat Jenderal Perikanan, Jakarta.
- +snanst$,o-4-.ds{F€- Kurniastuty- 1995., Teknik kuXtur Phytoplankton dan
Zooplanlcton. Fakan Alami untuk Pembenihan Organisme Laut. Penerbit
Kanisius, Yogyakarta.
l-ee, R. E. 1989. Phycology. Second Edition. Cambridge University hess, NewYork.
IV1erchant, R. E" 2006. The Benedifits of Dietary $upplernentation with Chlorellap),renoidosa in Patients with Brain can{er or Suffbring from certainCommon Chron ic lllnesses. http ://ruskandi.t{ipod.comi id I 5.htrn1"
I
Nurhidayati, T., S. B. M. Sambiring dan M. Munif. 2005. Pengaruh f;enambahanIA,A, 'f'erhadap Laju Pertumbuhan Popula{i Spirulina sp. Dalam Mediazarrouk Modifikasi. Jurnal IPTEK S (l) : 143-150.
I
OH-Hama, T'. and S. Miyachi. 1988. Chloreilg Mikroalgae Biotechnology.Cambrisge,I-ondon.
ii
Pandebesie, Il. S. Dan Susi, A. W.2005. Gr,:en Algae (Chlorella sp.) Biosorptionfor Nitrat and Phospat. Jumal Purifikasi 6 (tl : 73'78.
I
lVfartosudarmo, B. dan Sabarudin, S. 1980. Ir,4akanirn Hidup Larva Udang Paneid.
Direklorat .Ienderai Perikanan, Departemen Pertanian, Jakarta.
Sze, P, 1993. A. Biology of The Algae. Secorrd Edition. Wm. C. Brown Publishers,
Oxford, England.
[$utc'rmo. 2005. Kultur Tiga Jenis Mikroalga (Tetraselmis, Chlore.lla danChaetocerosgracilis) dan Peragaruh Kepadatan Awal Terhadap Perturnbuhan diLabor;atorium. Oseanologi dan Limnologi di Ind,cnesia 37: 43-58.
bio.unsoed.ac.id