hasil dan pembahasan - repository.ipb.ac.id · hasil dan pembahasan hasil penelitian 1....

25

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Penelitian

1. Identifikasi Mikroalga

Penentuan keseragaman jenis merupakan tahap awal yang harus dilakukan

pada mikroalga yang akan dijadikan sebagai bahan baku biodiesel untuk

memastikan bahwa isolat yang digunakan benar-benar jenis yang diharapkan dan

dalam kultur yang dibiakkan terdapat satu jenis mikroalga (monokultur). Akan

tetapi pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan mikroskop cahaya

dengan perbesaran 1000 x menunjukkan bahwa kultur sel-sel isolat mikroalga

mengalami kontaminasi, sehingga di dalam kultur ditemukan beberapa jenis

mikroalga (Gambar 4B). Adapun pengecekan kandungan lipid menunjukkan isolat

mikroalga berpendar merah kekuningan yang berarti isolat mikroalga

mengandung lipid polar dan lipid netral (Gambar 4A).

(A) (B)

Gambar 4 (A) Pengamatan hasil verifikasi lipid dengan mikroskop fluorescence. (B) Pengamatan morfologi isolat mikroalga dengan mikroskop cahaya.

Identifikasi secara morfologi dari jenis mikroalga yang dominan

menunjukkan isolat mikroalga membentuk koloni yang tersusun atas 2, 4, 8 sel

atau kelipatannya dan berbentuk seperti bola kubus, sel dilindungi oleh adanya

lapisan musilagenus yang melapisi setiap sel seperti amplop, warna selnya biru

kehijauan (Gambar 4B) diduga termasuk dalam genus Chroococcus sp. dan

dikelompokkan dalam divisi Cyanophyta, sedangkan golongan yang lain termasuk

10 μm

26

spesies dari Chlorophyta.Warna isolat yang mengalami perlakuan berbagai air

media dan konsentrasi P mulai hari ke-0 sampai hari ke-16 cenderung memiliki

warna yang sama yaitu berwarna hijau (Lampiran 2), tetapi berbeda nilai OD-nya.

Identifikasi secara morfologi hanya berhasil sampai pada tingkat genus untuk

jenis yang dominan dalam kultur.

Identifikasi molekuler dilakukan untuk mendukung identifikasi secara

morfologi. Pengecekan fragmen hasil isolasi DNA mikroalga (Gambar 5) melalui

elektroforesis menunjukkan hasil yang bagus dan terlihat adanya pita DNA yang

tajam, jelas dan tidak terdegradasi dengan ukuran sesuai dengan yang diharapkan.

Gambar 5 Hasil isolasi DNA (1,2) pita DNA isolat mikroalga (3) marka molekuler yang digunakan 1 kb DNA Ladder.

Pengecekan hasil PCR melalui elektroforesis menunjukkan panjang

produk PCR sesuai dengan yang diharapkan yaitu 600 bp untuk fragmen 1 yang

menggunakan primer SR1-SR5 dan 750 bp untuk fragmen 2 dengan primer SR4-

SR9 (Gambar 6). Tahap selanjutnya adalah purifikasi fragmen DNA hasil

amplifikasi PCR menggunakan protokol yang tersedia pada kit (Promega, USA)

untuk mendapatkan DNA secara murni untuk dilakukan sekuensing dan analisis

BLAST pada database Bank gen.

- 1

- 10

- 2 - 3

- 0,5

- 1,5

2 1 3 kb

27

Gambar 6 Hasil Amplifikasi DNA (PCR) gen 18S rDNA (1) pita DNA yang

dihasilkan menggunakan primer forward-reverse SR1-SR5 dengan panjang produk 600 bp (2) marker yang digunakan 1000 bp DNA Ladder (3) pita yang dihasilkan dengan menggunakan primer forward-reverse SR4-SR9 dengan panjang produk 750 bp.

Hasil sekuen gen 18S rDNA dari fargmen 1 dan fragmen 2 yang diperoleh

dengan menggunakan primer forward-reverse SR1-SR5 dan SR4-SR9 disajikan

pada Gambar 7. Berdasarkan hasil analisis sekuen gen 18S rDNA dengan

menggunakan program BLAST terhadap sekuen DNA menunjukkan bahwa 50%

dari sekuen DNA mikroalga mempunyai kemiripan (similaritas) 84% (E value 0,0

dan skor maksimum 645) dengan sekuen DNA aksesi Uncultured freshwater

eukaryote clone LG11-03 18S ribosomal RNA gene (AY919722.1), sedangkan

daftar beberapa organisme yang urutan nukleotidanya mempunyai kemiripan

DNA dengan isolat mikroalga dengan max identity 79-84% berdasarkan hasil

analisis BLAST ditampilkan dalam Tabel 5.

750 bp 600 bp

1 2 3

28

GGACTGCTGT CTCAAGATAA GCCATGCATG TCTAAGTATA AACAATTTAT 50

ACCGGTAAAA CCGCCAAGGG CTCTATAATA CATTTATTTT TTATTTTATT 100

GCACCCACAA TTTATATAAC TGCGTAATTT CTAGAGATAA TATACGTGAA 150

AAATCCCCAG TCTTTGGAAG GGATGTATTT ATTAAATAAA AAACCAATCC 200

ATCTCTCCGT TCGCTCCTTG GTGAATCATA ATAACTTTCC GGATCAAACG 250

GCCGCGTGTC TGCTACGCTT CATTCAAATT TCTGCCCGAT CAACTTTCTA 300

TGGACGGATA GAGGCCTAAC ATCCTTTTAA CGGGCGACGG ACAATTAAGG 350

ATCGATTCCT TACAGAGAGC CTGCCAGATC AATACCACTT CCAAGGAAGG 400

AAAGTAGCCC GCACATTACC CAATCCTTAC TCACACAGGT AGTGACTATC 450

AATAACTATG CAGTCCCCGA ACAGGCCGGT GTAATTGGAA TGAGAACAAT 500

TTAAATCCCT TATCGAGGAA CAATTAGAGG GCAAGTCTGG TGCCAGCAGC 550

CGCGGTAATT CCAGCTCCAA TAGCGTATAT TAAAGTTGCT GCAGTTAAAA 600

AGCTCGTAGT TGAATTTCTG GAGCGTATAT TAAAGTTGCT GCAGTTAAAA 650

AGCTCGTAGT TGAATTTCTG GCCCGGGNCG CCTGGCCGCC CAGCGTTGGC 700

CCGTGGCGTG GAGGCTCCCT CCCGCTGTAC GACTGGGGAT CATCTTTTCC 750

GTTTGTTGGC CCGCGTCCGC CATTGTGATC TGTTAAAATT AAAAAGCGCA 800

AGCGTCGCTC TTGCGCTCTT GCTTTGAATA CATTGAAATG GTAAAACCGC 850

GCTTTACTTT CGTTTGTTTT TGAAGGTGAC AAAAAGTAAA ATAAGTTGGG 900

AGGGGGGTTG TTGGGCTGTC GGGTGTTCAG TGCTGGTCTT TGTTGACCAC 950

AAGCTGAACA GAAACCAACG CCCAGNCGGA ATCATTTCTT TAATAAAAAA 1000

GTAAAGTTAT AGGAGAGAAT AAGATAACCT CCCGCCCTTG TTCATACAAT 1050

AAGCCTTCCC ACCTGTCTTT GACTGCGGTT TGACTCTGTC TCATCTGGCG 1100

GATCTCTAGA AACTTAAGGT TCCGGGTTCC CGGGGGGTAT GGTTGGAATN 1150

CTGAAACTTT TGACAAANAC CGCCAGTCNC CCGAGNAGCG GAGCCTGTGG 1200

CCTAACTCTG ACTCACAAAA CGAAACCTCA CTCGACCACG ACACTTTTGA 1250

CATATAGAGA GGGATT 1266

Gambar 7 Hasil sekuen gen 18S rDNA isolat mikroalga yang berasal dari

sumber air panas Cipanas.

29

Tabel 5 Daftar organisme yang mempunyai kemiripan DNA dengan isolat mikroalga berdasarkan hasil BLAST dari koleksi database Bank Gen

Accecion Description Max score

Total score

Query coverage

E value Max indentity

AY919722.1 Uncultured freshwater eukaryote clone LG11-03 18S ribosomal RNA gene, partial sequence 645 645 50% 0,0 84%

AJ130863.1 Unidentified eukaryote 18S ribosomal RNA, clone LKM74, partial 636 636 50% 1,00E-178 83%

AY919786.1 Uncultured freshwater eukaryote clone LG30-03 18S ribosomal RNA gene, partial sequence 630 630 50% 6,00E-177 83%

GQ995317.1 Uncultured Chytridiomycota clone T5P1AeC12 18S ribosomal RNA gene, partial sequence 531 531 50% 4,00E-147 80%

AB586075.1 Spizellomyces sp. NBRC 105423 gene for 18S ribosomal RNA, partial sequence 524 524 50% 6,00E-145 79%

2. Pertumbuhan Mikroalga

Pertumbuhan mikroalga diukur berdasarkan nilai OD. Isolat mikroalga

sampai hari ke-16 mengalami pertumbuhan berbeda pada perlakuan air media dan

konsentrasi P, tetapi secara umum menghasilkan pola pertumbuhan yang sama,

meliputi fase lag, fase eksponensial, dan fase stasioner. Fase lag atau adaptasi

berlangsung selama hari pertama perlakuan, diikuti fase eksponensial pada semua

perlakuan air media terjadi sampai hari ke-14. Selanjutnya mengalami fase

stasioner (Gambar 8).

Perlakuan komposisi air media dan konsentrasi P secara tunggal

berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan mikroalga, tetapi interaksi antara kedua

faktor tidak mempengaruhi secara nyata (Lampiran 5). Penggunaan komposisi air

media yang mengandung SAP Cipanas pada media tumbuh mikroalga

menghasilkan pertumbuhan yang lebih tinggi dibandingkan pada perlakuan air

media yang mengandung aquades (Tabel 6). Komposisi air media yang

mengandung aquades:SAP dengan perbandingan 1:2 (v/v) memiliki nilai rata-rata

30

pertumbuhan yang paling tinggi dengan nilai absorbansi yaitu 2,19. Isolat

mikroalga pada media yang mengandung aquades:SAP dengan perbandingan 1:0

(v/v) memiliki nilai rata-rata pertumbuhan paling rendah dan lebih lambat

peningkatan pertumbuhannya selama fase kriptik pada hari ke-10 sampai harike-

14, sehingga lebih cepat mengalami fase kematian dibandingkan dengan

perlakuan yang lain (Gambar 8).

Tabel 6 Rata-rata OD pada hari ke-16 pada komposisi air media yang berbeda

Air media Rata-rata OD

Aquades:SAP (1:0) 1,83a Aquades:SAP (0:1) 2,17b Aquades:SAP (1:1) 2,16b Aquades:SAP (2:1) 2,11ab Aquades:SAP (1:2) 2,19b

Keterangan : Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.

Gambar 8 Pola pertumbuhan isolat mikroalga pada komposisi air media yang

berbeda aquades:SAP (1:0)(v/v) ( ), aquades:SAP (0:1) (v/v)( ), aquades:SAP (1:1) (v/v) ( ), aquades:SAP (2:1) (v/v) ( ),

aquades:SAP (1:2) (v/v)( ).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Nil

ai O

D p

ada λ

680

nm

Pertumbuhan (hari)

31

Perlakuan konsentrasi P yang semakin tinggi menyebabkan peningkatan

pertumbuhan isolat mikroalga (Tabel 7). Hasil yang diperoleh terlihat bahwa

konsentrasi P 120 ppm menunjukkan rata-rata pertumbuhan isolat mikroalga

paling tinggi(2,21) bila dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi P 40 ppm dan

P 80 ppm sampai pada hari ke-14. Selanjutnya pertumbuhan isolat mikroalga pada

semua perlakuan mulai mengalami penurunan pertumbuhan yang menandakan

awal fase stasioner (Gambar 9).

Tabel 7 Rata-rata OD isolat mikroalga pada hari ke-16 pada tiga

tingkat konsentrasi P (ppm)berbeda

Konsentrasi P Rata-rata OD

40 1,95a 80 2,11ab 120 2,21b

Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.

Gambar 9 Pola pertumbuhan isolat mikroalga pada berbagai konsentrasi P 40 ppm ( ), 80 ppm ( ), 120 ppm ( ).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Nil

ai O

D p

ada λ

680

nm

Pertumbuhan (hari)

32

3. Biomassa Mikroalga

Biomassa diukur berdasarkan bobot kering biomassa mikroalga untuk

menentukan kandungan lipid yang dihasilkan. Interaksi antara komposisi media

dan konsentrasi P mempengaruhi secara nyata bobot kering biomassa isolat (Tabel

8). Rata-rata bobot kering biomassa yang tertinggi (175 mg dalam 100 ml isolat

mikroalga) diperoleh pada media tumbuh dengan komposisi aquades:SAP dengan

perbandingan 1:0 (v/v) dan konsentrasi P 120 ppm.

Tabel 8 Pengaruh interaksi antara komposisi air media dengan konsentrasi P (ppm)terhadap bobot kering biomassa (mg)isolat mikroalga

Interaksi Aquades:SAP

(1:0) (0:1) (1:1) (2:1) (1:2)

Konsentrasi P

40 135ab 153ab 133a 137ab 157ab 80 171ab 1406ab 170ab 171ab 132a

120 175b 165ab 140ab 155ab 167ab Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom dan baris yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak

berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.

4. Kandungan dan Produktivitas Lipid Mikroalga

Komposisi air media, konsentrasi P yang ditambahkan dan interaksi

keduanya tidak mempengaruhi secara nyata kandungan lipid dan produktivitas

lipid mikroalga pada pengamatan hari ke-16. Namun demikian, media tumbuh

dengan komposisi air media aquades:SAP dengan perbandingan 1:0 (v/v) dan

konsentrasi P 40 ppm cenderung menghasilkan rata-rata bobot kering lipid

tertinggi (28 mg dalam 100 ml isolat mikroalga) yang disajikan pada Tabel 9,

kandungan lipid tertinggi, yaitu sebesar 21% (Tabel 10), dan produktivitas lipid

tertinggi, yaitu sebesar 17mg l-1hari-1 (Tabel 11).

33

Tabel 9 Bobot kering lipid (mg) isolat mikroalga pada berbagai komposisi air media dan konsentrasi P (ppm)

Komposisi air media Konsentrasi P

40 80 120

Aquades:SAP (1:0) 28 21 20 Aquades:SAP (0:1) 22 21 18 Aquades:SAP (1:1) 14 23 18 Aquades:SAP (2:1) 25 18 20 Aquades:SAP (1:2) 16 14 24

Tabel 10 Kandungan lipid (%) isolat mikroalga pada berbagai komposisi air media dengan konsentrasi P (ppm)


40 80 120


Tabel 11 Produktivitas lipid (mgl-1 hari-1) isolat mikroalga pada berbagai komposisi air media dengan konsentrasi P (ppm)


40 80 120


5. Kandungan Pati Mikroalga

Pada hari ke-16 perlakuan konsentrasi P yang berbeda dalam media

tumbuh mempengaruhi kandungan pati isolat mikroalga, sedangkan perlakuan

komposisi air media dan interaksi antara komposisi air media dan konsentrasi P

34

tidak mempengaruhi kandungan pati isolat mikroalga. Kandungan pati isolat

mikroalga pada media dengan konsentrasi P 120 ppm lebih tinggi daripada

kandungan pati mikroalga pada media dengan konsentrasi P 80 dan 40 ppm

(Tabel 12).

Tabel 12 Kandungan pati (mg ml-1) pada isolat mikroalga pada tiga

konsentrasi P (ppm) yang berbeda

Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang

sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.

6. Kandungan Protein Mikroalga

Komposisi air media yang berbeda mempengaruhi kandungan protein

isolat mikroalga, sedangkan konsentrasi P dan interaksi antara komposisi air

media dan konsentrasi P tidak mempengaruhi kandungan protein mikroalga. Rata-

rata kandungan protein tertinggi (0,73 mg ml-1) dihasilkan isolat mikroalga yang

ditumbuhkan pada media yang mengandung aquades:SAP dengan perbandingan

2:1 (v/v),meskipun nilai ini tidak berbeda nyata dari perlakuan media dengan

komposisi SAP yang lain. Semua isolat mikroalga yang diberi perlakuan

komposisi air media yang mengandung SAP cenderung memiliki kandungan

protein lebih tinggi dibandingkan dengan media yang hanya berupa aquades

(Tabel 13).

Tabel 13 Kandungan protein (mg ml-1)isolat mikroalga pada komposisi

air media berbeda

Komposisi air media Rata-rata protein Aquades:SAP (1:0) 0,51a Aquades:SAP (0:1) 0,72b Aquades:SAP (1:1) 0,71b Aquades:SAP (2:1) 0,73b Aquades:SAP (1:2) 0,72b

Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.

Konsentrasi P Rata-rata kandungan pati

40 0,03a

80 0,03a

120 0,06b

35

Pembahasan

Isolat mikroalga koleksi Laboratorium Taksonomi Tumbuhan Departemen

Biologi FMIPA IPB berpendar dengan warna merah kekuningan dibawah

mikroskop flourescence. Menurut Matsumoto et al. (2010) dan Elumalai et al.

(2011) warna merah menunjukkan adanya lipid polar atau klorofil dan warna

kuning menunjukkan adanya lipid netral yang mengandung hidrokarbon dan

triasilgliserol pada isolat mikroalga. Lipid netral yang dikandung biomassa

mikroalga merupakan bahan dasar biodiesel (Matsumoto et al.2010). Hal ini

menunjukkan bahwa isolat mikroalga ini memiliki kandungan lipid yang dapat

dijadikan bahan baku biodiesel.

Kultur mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini masih mengandung

beberapa jenis mikroalga yang hidup dalam kultur peremajaan, yang berarti kultur

yang digunakan belum monokultur. Penentuan nama jenis mikroalga berdasarkan

hasil pengamatan mikroskop cahaya memiliki tingkat kesulitan yang tinggi dalam

melakukan identifikasi secara tepatkarena mikroalga memiliki plastisitas yang

tinggi yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan hidupnya. Pada kondisi

lingkungan yang tidak menguntungkan akan memiliki bentuk yang berbeda

dengan pada kondisi lingkungan yang normal. Identifikasi morfologi memiliki

kelemahan yaitu hasil pengamatan dapat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan

(Umayah & Purwantara 2006).

Adapun mikroalga yang dominan memiliki ciri-ciri yaitu berwarna hijau

kebiruan, koloni berbentuk seperti bola (spherical), mempunyai dinding sel yang

dilindungi oleh lapisan polisakarida dalam bentuk musilagenus yang

menghubungkan bagian dasar dari koloni. Sel yang dilindungi oleh musilagenous

yang melingkupi sekitar sel dan biasanya menyalin bentuk sel. Setiap sel biasanya

membelah diri berbentuk seperti setengah bola dengan jumlah sel ganda 2, 4, 8

dan seterusnya dan tetap dalam bentuk koloni, sehingga berbentuk

kubus.Identifikasi morfologi isolat mikroalga yang dominan berdasarkan buku

The Freshwater Algae (Prescot 1978) dan buku Introduction to the AlgaeStructure

and Reproduction. second edition (Bold & Wyne 1985) menunjukkan kesamaan

ciri-ciri yang dimiliki Chroococcus sp. golongan Cyanophyta (prokariot) yang

didalam selnya terdapat klorofil a, karoten dan xantofil (pada umumnya tidak

36

dalam bentuk fikoeritrin, fikosianin) dan terdapat vakuola semu yang disebut

gelembung udara (Prescott 1978). Selain itu terdapat jenis mikroalga yang tidak

dominan dan diduga memiliki kemiripan dengan golongan Chlorophyta.

Bold dan Wyne (1985) menuliskan dalam bukunya bahwa pada umumnya

Cyanophyta mendominasi habitat yang mempunyai rentangan pH netral. Media

tumbuh dalam penelitian ini setelah diberikan media BG 11 memiliki pH sekitar

7-8. Aquades yang digunakan mempunyai pH sekitar 6, sedangkan pH air sumber

air panas Cipanas sekitar 7,6. Isolat ini dalam penelitian Gunawan (2010)

ditemukan pada sumber air panas Cipanas, Ciater, Gunung Pancar dan Ciwalini

yang habitat asalnya memiliki pH dan suhu yang berbeda. Namun dalam kondisi

laboratorium ternyata Chroococcus sp. mendominasi semua air yang berasal dari

keempat sumber air panas tersebut.

Dalam identifikasi molekuler, isolasi DNA dan pemilihan primer yang

benarserta prosedur amplifikasi fragmen target yang benar dan akurat perlu

diperhatikan untuk meminimalkan kemungkinan kesalahan dalam mendapatkan

sekuen DNA yang diharapkan. Isolasi DNA dilakukan untuk mendapatkan DNA

yang murni, sehingga dapat diamplifikasi dengan baik. Akan tetapi untuk

mendapatkan DNA yang murni perlu dilakukan tehnik isolasi yang tepat.

Beberapa masalah timbul pada saat isolasi DNA.Pertama, isolat mikroalga

terkontaminasi dengan organisme lain yang dapat mengganggu dalam

mendapatkan DNA yang diharapkan. Hal ini dapat diatasi dengan menyediakan

isolat mikroalga yang berasal dari kultur yang steril dan monokultur. Kultur yang

steril dan monokultur diharapkan bebas dari organisme yang lain seperti jenis

mikroalga lain, rotifera, protozoa dan fungi yang eukariotik.

Masalah kedua adalah adanya senyawa polifenol dan polisakarida yang

tinggi dari isolat mikroalga. Adanya polifenol dan polisakarida yang tinggi

mempengaruhi kemurnian DNA dan juga mempengaruhi enzim-enzim yang

digunakan dalam teknik molekuler seperti polymerase dan ligase (Barnwell et al.

1998). Isolat mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai lapisan

musilagenus yang mengandung polisakarida yang tinggi. Isolasi DNA pada

tanaman yang banyak mengandung polisakarida dan senyawa polifenol umumnya

menggunakan CTAB (Ardiana 2009). Perlakuan konsentrasi CTAB berfungsi

37

untuk proses lisis dinding sel. Oleh karena itu dalam pelaksanaaan isolasi DNA

dari sampel pada organisme yang memiliki musilagenus seharusnya menggunakan

konsentrasi CTAB bertingkat seperti yang dilakukan oleh Barnwell et al. (1998).

Penggunaan CTAB bertingkat dilakukan untuk melisis dinding sel mikroalga

secara bertahap, sehingga didapatkan DNA murni yang bebas dari polisakarida

dan senyawa polifenol.

Hasil analisis BLAST dari sekuen DNA mikroalga menunjukkan 50% dari

sekuen DNA mikroalga pada penelitian ini mempunyai kemiripan 84% dengan

aksesi AY919722.1 Uncultured freshwater eukaryote clone LG11-03 18S

ribosomal RNA gene. Aksesi AY919722.1 merupakan golongan eukariotik yang

ditemukan dalam danau air tawar dan belum teridentifikasi nama jenisnya. Oleh

karena isolat mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini merupakan isolat

lokal Indonesia, sementara data dalam database umumnya berupa mikroalga yang

berasal dari luar negeri, maka belum dimungkinkan untuk memberi nama spesies

pada mikroalga yang ditemukan pada sumber air panas Cipanas dan untuk itu

perlu dikaji lebih lanjut.

Tahap peremajaan isolat mikroalga dilakukan untuk mendapatkan

mikroalga dalam jumlah yang sesuai dengan kebutuhan dan siap diberi perlakuan,

karena isolat ini awalnya dalam kondisi dorman selama dalam laboratorium.

Peremajaan dilakukan pada volume 50, 100, 200sampai 400 ml masing-masing

selama 3 minggu sampai isolat mencapai OD >1 untuk mendapatkan isolat yang

aktif tumbuh. Pengambilan bahan penelitian dilakukan pada saat isolat mengalami

fase eksponensial yaitu dalam keadaan aktif tumbuh, sehingga fase lag atau

adaptasi cepat terjadi (Isnansetyo & Kurniastuty 1995). Hasil yang diperoleh pada

komposisi air media yang berbeda mempunyai laju pertumbuhan yang berbeda.

Hal ini berarti dengan komposisi air media yang berbeda dalam media tumbuh

dapat mempengaruhi pertumbuhan sel mikroalga (P<0,05).

Pola pertumbuhan mikroalga pada umumnya meliputi 3 fase pertumbuhan

yaitu fase lag, fase log atau eksponensial, dan fase stasioner (Pelczar & Chan

1986). Pola pertumbuhan pada fase lag atau adaptasi berlangsung sangat cepat.

Isolat ini yang berada dalam fase eksponensial menunjukkan isolat mikroalga

38

mampu tumbuh dengan cepat pada media baru yang berbeda dengan media

peremajaan.

Pada kondisi media tumbuh yang terbatas mikroalga seperti halnya

tumbuhan hijau masih mampu melakukan fotosintesis dan respirasi seluler untuk

menghasilkan energi yang dibutuhkan dalam berbagai proses antara lain proses

metabolisme untuk mempertahankan hidupnya. Akan tetapi hasil proses

metabolisme yang terjadi pada kondisi kurang menguntungkan berbeda dengan

pada kondisi lingkungan optimum karena media baru memiliki kandungan nutrien

yang berbeda dengan media sebelumnya sehingga mempengaruhi metabolisme

mikroalga (Pelczar & Chan 1986).

Komposisi air media yang mengandung air yang berasal dari SAP

mempunyai kecenderungan meningkatkan pertumbuhan yang lebih tinggi

dibandingkan air media berupa aquades. Kondisi diatas menunjukkan bahwa air

media yang mengandung SAP memiliki kandungan nutrisi baik hara makro

maupun hara mikro yang lebih baik dibandingkan dengan media tumbuh yang

hanya mengandung aquades. Media tumbuh yang banyak mengandung nutrien

dan memiliki pH yang sesuai kebutuhan dalam proses fisiologi isolat mikroalga

akan memberikan peluang bagi sel-sel isolat untuk tumbuh dan berkembang

dengan cepat (Suantika & Hendrawandi 2009).

Air media berupa aquades dapat digunakan untuk air media isolat

mikroalga, tetapi menghasilkan rata-rata pertumbuhan paling rendah dan fase

kriptik pada hari ke-10 lebih lama dibandingkan dengan perlakuan komposisi air

media yang mengandung aquades:SAP dengan perbandingan 1:2 (v/v). Hal ini

karena konsentrasi hara makro dan hara mikro yang terdapat dalam air media

berupa aquades tidak cukup untuk pertumbuhan isolat mikroalga. Akibatnya

banyak sel yang mati dan mengalami lisis.Sel yang lisis dapat menjadi nutrisi baru

bagi isolat. Pola pertumbuhan isolat mikroalga pada media tumbuh yang berupa

aquades menghasilkan fase stasioner lebih cepat, sehingga lebih cepat menuju fase

kematian bila dibandingkan dengan komposisi air media yang mengandung SAP.

Pada awal fase ini terjadi pengurangan pertumbuhan, dimana penambahan jumlah

individu mulai berkurang atau menurun yang disebabkan oleh berkurangnya

39

sumber nutrisi di dalam media, sehingga tidak seimbang dengan jumlah mikroalga

yang membutuhkan nutrisi untuk tumbuh dan berkembang.

Perlakuan berbagai komposisi air media tidak mempengaruhi kandungan

lipid dan produktivitas lipid. Lipid merupakan cadangan yang penting bagi

organisme yang berada dalam lingkungan yang kurang mengguntungkan untuk

pertahanan diri (Taiz & Zeiger 2002). Hal ini mengindikasikan bahwa dalam

kultivasi mikroalga untuk mendapatkan kandungan lipid dan produktivitas lipid

yang relatif tinggi dapat digunakan komposisi air media berupa aquades saja.

Penggunaan aquades dapat mengurangi biaya produksi dan tidak mengganggu

kelestarian lingkungan sekitar sumber air panas yang merupakan daerah potensi

wisata yang dilindungi.

Air media merupakan habitat mikroalga untuk melangsungkan

kehidupanya. Hal ini berarti perubahan kondisi air media sangat mempengaruhi

kelansungan hidup mikroalga. Sebagian besar sel mengandung air dengan kisaran

60-85% dari biomassa sel. Air mempunyai peran penting sebagai senyawa utama

penyusun protoplasma, pelarut hara mineral yang dibutuhkan bagi kehidupan

mikroalga, sebagai medium reaksi metabolisme, berperan dalam reaksi terang

fotosintesis dalam hal ini air sebagai sumber elektron, berperan penting dalam

mempertahankan turgiditas sel, pertumbuhan sel dan pergerakan sel (Hamim

2007)

Pemberian konsentrasi P yang semakin tinggi menunjukkan nilai OD yang

semakin meningkat. Hasil penelitian ini mendukung penelitian Syahri (2009) yang

melaporkan bahwa dengan peningkatan konsentrasi P yang terdapat dalam media

tumbuh mikroalga dapat meningkatkan OD selnya. Unsur P yang terkandung

dalam media tumbuh sangat dibutuhkan oleh mikroalga dalam pengaturan proses

pertumbuhan dan metabolisme yaitu digunakan untuk menyusun membran sel

(fosfolipid), bahan dasar energi (ATP, ADP dan AMP) dan sintesis asam nukleat

(Theodorou et.al. 1991; Ferrao-Filho et al. 2003).

Menurut Ferrao-Filho et al.(2003) unsur P yang terlarut dalam air media

berperan penting dalam metabolisme antara lain respirasi seluler. Dalam proses

respirasi seluler dihasilkan energi bagi mikroalga untuk pertumbuhan, pembelahan

dan fungsi yang lain, sehingga unsur P sebagai penyusun energi ATP dan zat yang

40

terlarut dalam air media sangat dibutuhkan dalam proses ini oleh mikroalga. Hal

ini memungkinkan terjadi pemanfaatan sebanyak-banyaknya nutrisi maupun hasil

metabolisme yang tersimpan untuk pertumbuhan dan pembentukan sel anak

sebelum koloni mengalami kematian sel.

Unsur P dalam larutan nutrisi biasanya dalam bentuk fosfat yang akan

diserap oleh mikroalga dalam kondisi lingkungan yang banyak menerima cahaya

dan dalam pH antara 6-7 (Lewin 1962). Sidabutar (1999) melaporkan bahwa

penambahan garam-garam fosfat sebagai larutan buffer atau larutan penyangga

akan menyebabkan pH media tumbuh menjadi stabil. Penambahan konsentrasi P

menyebabkan peningkatan bobot kering biomassa. Seiring dengan peningkatan

pertumbuhan, maka akumulasi biomassa semakin meningkat. Biomassa yang

tersimpan merupakan cadangan energi yang dihasilkan melalui fotosintesis dan

digunakan isolat mikroalga dalam proses-proses metabolisme lainnya (Taiz &

Zeiger 2002). Kondisi ini berkaitan dengan ketersedian unsur hara yang cukup

dalam air media tumbuhnya dan jumlah energi yang diperoleh mikroalga selama

dalam melakukan proses metabolisme.

Media tumbuh dengan berbagai komposisi air media dan konsentrasi P

pada penelitian ini belum memberikan pengaruh yang nyata terhadap kandungan

lipid mikroalga, sehingga kondisi media tumbuh yang digunakan dalam penelitian

ini dapat dikatakan masih belum optimum dalam menghasilkan kandungan lipid

tinggi. Hasil yang diperoleh berbeda dengan penelitian sebelumnya yang

dilakukan Gunawan (2010) dapat menghasilkan kandungan lipid tertinggi sampai

30% dan produktivitas lipid tertinggi sebesar 20 g l-1 hari-1. Hal ini berarti

perlakuan dengan menggunakan komposisi media yang berbeda dengan

konsentrasi P yang berbeda dalam pelitian ini belum menimbulkan stress

lingkungan bagi isolat mikroalga, sehingga kandungan lipid yang dihasilkan lebih

rendah bila dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya (Gunawan 2010)

karena pada umumnya mikroalga mengakumulasikan lipid dalam jumlah tinggi di

dalam selnya bila berada dalam lingkungan yang kurang menguntungkan.

Ketersediaan unsur hara dalam suatu lingkungan mempengaruhi proses biokimia

yang terjadi didalam sel mikroalga yang selanjutnya mempengaruhi laju

pertumbuhan dan produksi lipidnya. Oleh karena itu, disarankan menggunakan

41

konsentrasi P yang lebih rendah untuk memberikan stress lingkungan pada media

mikroalga.

Konsentrasi P yang semakin tinggi mempengaruhi peningkatan kandungan

pati. Rata-rata kandungan pati tertinggi diperoleh isolat yang tumbuh pada media

yang mengandung P dengan konsentrasi 120 ppm. Menurut Hoek et al. (1997)

Cyanophyta mampu menangkap dengan cepat dan menyimpan N dan P dalam

bentuk pati (disebut cyanophycin) yang menyerupai glikogen dan amilopektin

pada tumbuhan tinggi dan granula poliphosphat.

Kandungan protein mikroalga tidak dipengaruhi oleh konsentrasi P, tetapi

dipengaruhi oleh perlakuan komposisi air media karena media tumbuh yang

mengandung SAP mempunyai unsur hara makro maupun mikro yang lebih

tinggi(Lampiran 12) dibandingkan dengan perlakuan air media yang hanya

mengandung aquades. Ketersediaan hara makro dan mikro yang ada

mempengaruhi proses metabolisme yang terjadi dalam sel mikroalga untuk

mempertahankan hidupnya.

Chrismadha et al. (2006) melaporkan dalam penelitiannya bahwa

kandungan N dan P dalam media tumbuh yang rendah dapat menyebabkan

kandungan protein lebih banyak mengalami penurunan sekitar 24-30% dari

biomassanya dibandingkan dengan penurunan kandungan karbohidrat yang hanya

berkisar 8-19% dari biomassanya, sehingga kandungan protein mikroalga

cenderung mengalami penurunan pada media yang mengandung konsentrasi N

dan P rendah. Hal ini disebabkan oleh adanya cekaman nutrisi di lingkungan isolat

menyebabkan unsur P yang terlarut banyak digunakan untuk pembentukan

fosfolipid dari membran sel yang fungsinya melindungi mikroalga.

Pada umumnya organisme banyak mengakumulasikan asam amino

(protein) sebagai salah satu cara agar dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang

mengalami cekaman. Protein mempunyai peranan penting sebagai osmoprotektan

bila mengalami cekaman pada lingkungannya, katalis enzim, sistem transport dan

penyimpanan, mengontrol diferensiasi sel (El-Sarraf & El-Shaarawy 1994).

Pada kondisi lingkungan yang memiliki kandungan nutrisi rendah,

intensitas cahaya rendah atau tinggi, suhu rendah atau tinggi, sel mikroalga masih

mampu memfiksasi CO2 dan mengakumulasikan hasil fotosintesis dalam bentuk

42

pati (karbohidrat) atau lipid sebagai cadangan makanannya. (Schenk et al. 2008).

Dengan adanya peningkatan pertumbuhannya, nutrisi dalam media akan

mengalami penurunan, sehingga cadangan makanan yang ada akan dirombak

menjadi energi melalui proses respirasi seluler. Energi tersebut antara lain

digunakan untuk biosintesis senyawa protein dan lipid untuk pertahanan diri (Taiz

& Zeiger 2002). Kecenderungan mikroalga dalam pembentukan lipid untuk

pertahanan diri terhadap kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan sebagai

akibat adanya peningkatan kerja enzim Asetil ko-A karboksilase (Schenk et al.

2008; Sheehan et al. 1998). Asetil ko-A karboksilase adalah enzim yang

mengontrol biosintesis lipid pada beberapa organisme (Brown et al. 1994).

hasil dan pembahasan - repository.ipb.ac.id · hasil dan pembahasan hasil penelitian 1....

Documents