KULTUR MIKROALGA PADA SKALA LABORATORIUM

Nama : Annisa Dwinda FatimahNIM : B1J011082Kelompok : 8Rombongan : IIAsisten : Dwi Utami

LAPORAN PRAKTIKUM FIKOLOGI

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS BIOLOGIPURWOKERTO

2014

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia memiliki keanekaragaman hayati yang sangat berlimpah,

termasuk di dalamnya adalah keanekaragaman hayati mikroalga. Mikroalga

adalah tanaman yang paling efisien dalam menangkap dan memanfaatkan energi

matahari dan CO2 untuk keperluan fotosintesis. Selain itu, CO2 dimanfaatkan

untuk meningkatkan produktivitas. Di Indonesia sendiri dapat dijumpai ratusan

jenis mikroalga. Pada sisi lain, fungsi ekologis mikroalga sangat membantu dalam

pencegahan terjadinya pemanasan global. Beberapa jenis mikroalga yang banyak

dijumpai pada wilayah perairan serta dibudidayakan antar lain Chlorella vulgaris,

Chlorella sp. dan Nannochloropsis oculata.

Mikroalga merupakan tumbuhan air yang memiliki berbagai potensi yang

dapat dikembangkan sebagai sumber pakan, pangan, dan telah dimanfaatkan

untuk berbagai macam keperluan mulai dari bidang perikanan sebagai makanan

larva ikan, organisme penyaring, industri farmasi, dan makanan suplemen

dengan kandungan protein, karbohidrat, lipid, dan berbagai macam mineral.

Selain itu, mikroalga juga digunakan dalam pengolahan limbah logam berat

sebagai pengikat logam dari badan air dan mengendapkannya pada dasar kolam

serta dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif untuk biodiesel.

Sel mikroalga dapat dibagi menjadi sepuluh divisi, dan setiap divisi

mempunyai karakteristik yang ikut memberikan andil pada kelompoknya, tetapi

spesies-spesiesnya cukup memberikan perbedaan-perbedaan dari lainnya. Ada

empat karakteristik yang digunakan untuk membedakan divisi mikroalga yaitu;

tipe jaringan sel, ada tidaknya flagella, tipe komponen fotosintesa, dan jenis

pigmen sel. Selain itu morfologi sel dan bagaimana sifat sel yang menempel

berbentuk koloni atau filamen adalah merupakan informasi penting di dalam

membedakan masing-masing kelompok.

B. Tujuan

Tujuan praktikum ini adalah untuk mengetahui cara kultur mikroalga

Chlorella sp., Nannochloropsis oculata, dan Skeletonema sp.

C. Tinjauan Pustaka

Alga merupakan organisme yang tersedia melimpah di alam dan dibedakan

menjadi 1.800 marga dan 21.000 spesies. Mikroalga mempunyai tingkat

pertumbuhan lebih cepat dibandingkan dengan tanaman terestrial. Menurut

Inansetyo dan Kurniastuty (1995), terdapat beberapa mikroalga yang berpotensi

untuk dibudidayakan baik sebagai pakan alami di bidang perikanan maupun

sebagai sumber energi alternatif baru, diantaranya yaitu Chlorella,

Nannochloropsis, Skeletonema costatum, Tetraselmis, Dunaliella, Scenedesmus,

dan Spirulina.

Selain sebagai pakan alami, mikroalga juga bermanfaat dalam bidang

bioteknologi farmasi, agrikultur, dan lingkungan. Pada bidang bioteknologi

farmasi dan agrikultur, mikroalga seperti Spirulina sp. dimanfaatkan karena

kandungan proteinnya yang tinggi sebagai suplemen kesehatan, campuran

bahan kosmetika, selain itu beberapa jenis mikroalga yang lain juga mampu

menghasilkan asam lemak tak jenuh ganda, zat pewarna dan senyawa-senyawa

bioaktif. Pada bidang perlindungan lingkungan, kemampuan fotosintesis yang

dimiliki mikroalga dimanfaatkan dalam aplikasi fotobioreaktor untuk mengolah

gas-gas buangan dari proses industri terutama yang berupa CO2 dan NOx sehingga

tidak mencemari udara dan mengurangi efek rumah kaca yang merupakan faktor

utama penyebab pemanasan global. Manfaat yang demikian besar dari mikroalga

dalam berbagai bidang membuat biota ini banyak dikultur dan dikembangkan

(Sasmita et al., 2004).

Secara prinsip, budidaya mikroalga meliputi proses produksi (proses

kultur), panen dan pascapanen. Proses kultur mikroalga dapat dilakukan dengan

sistem tertutup maupun terbuka, baik secara indoor atau outdoor, dengan

berbagai metode seperti metode batch, kontinu dan semi kontinu. Masing-

masing sistem dan metode kultur bisa dikombinasikan sesuai dengan target yang

ingin dicapai. Proses pemanenan umumnya dilakukan setelah mikroalga

mencapai konsentrasi 107 sel/ml. Proses pemanenan kultur mikroalga untuk

memperoleh konsentrat mikroalga menggunakan cara kovensional berupa teknik

flokulasi kimia dan sentrifugasi (Sasmita et al., 2004).

II. MATERI DAN METODE

A. Materi

Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini adalah botol kultur, pipet

tetes, lampu TL 40 watt, batu aerasi, aerator, handcounter, mikroskop, selang

aerasi, beaker glass, haemocytometer, sedgewich rafter, object glass, dan cover

glass.

Bahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah Chlorella sp.,

Nannochloropsis oculata, Skeletoma sp., media Zarrouk, akuades, dan pupuk

growth.

B. Metode

Sampel Mikroalga

Dihitung kepadatan menggunakan haemocytometer dan sedgewich rafter

Dimasukkan ke dalam botol kultur (media, pupuk, sampel)

Dikultur selama 7 hari

Rumus Perhitungan Menggunakan Haemocytometer

∑L = L1+L2+L3+L4+L5 5

Rumus = ∑L x 2, 5.104

Rumus Perhitungan Menggunakan Sedgewich Rafter

N = Jbp x n

= 1000

(3,14 x r2) x n

N1.V1 = N2.V2

N1 = kelimpahan awal yang dikehendaki V1 = volume media kultur yang akan digunakanN2 = kelimpahan bibit mikroalga yang akan ditebarkanV2 = Volume bibit mikroalga yang diperlukan untuk penebaran

L 1

L 4

L 2

L 5

L 3

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Gambar 3.1. Nannochloropsis sp.

Gambar 3.2. Kultur Nannochloropsis sp. Gambar 3.2. Hasil Kultur

Nannochloropsis sp.

Hasil Perhitungan

1. Perhitungan Sedgewich Refter

L1 = 1

L2 = 0

L3 = 2

L4 = 0

L5 =0

Total L = L1+L2+L3+L4+L5 = 3

n = 35

= 0,6

Perbesaran 10 x 10

d = 2 mm

r = 22

= 1

Lbp = 3,14 x r2

= 3,14 x 12

= 3,14 mm

N = Jbp x n

= 1000Lbp

x n

= 1000

3,14 xr2x n

= 1000

3,14 x12x 0,6

= 191,083 sel/ml

2. Perhitungan Haemositometer:

L1 = 1

L2 = 4

L3 = 5

L4 = 4

L5 = 1

∑L = L1+L2+ L3+L4+L5

5

= 1+4+5+4+1

5

= 155

= 3

Kepadatan = ∑L x 2,5 x 104

= 3 x 2,5 x 104

= 7,5 x 104 sel/ml

N1.V1 = N2.V2

191,083. 800 = N2. 266,67

152866,4 = N2. 266,67

N2 = 152866,4/266,67

= 573,24183 sel/ml

B. Pembahasan

Penanaman bibit Chlorella sp., Nannochloropsis oculata, Skeletoma sp.

dilakukan setelah menghitung kepadatan stok dengan cara mengambil sampel

mikroalga dari media stok dan kemudian dihitung dibawah mikroskop dengan

haemocytometer dan sedgewich rafter. Berdasarkan hasil perhitungan diketahui

bahwa kepadatan sel Chlorella sp., Nannochloropsis oculata adalah 7,5 x 104

sel/ml, sedangkan kepadatan sel Skeletonema sp. adalah 191,083 sel/ml. mikroalga

yang digunakan pada kelompok kami adalah Nannochloropsis oculata. Mikroalga

kemudian ditumbuhkan dalam botol kultur dan pertumbuhannya diamati selama empat

hari. Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan, kultur tidak memperlihatkan

adanya pertumbuhan. Hal ini diduga karena mikroalga belum melakukan pertumbuhan

yang banyak atau dapat pula dikarenakan bibit awal yang tidak steril.

Mikroalga merupakan sumber biosintesis dari banyak senyawa penting,

termasuk pigmen, antioksidan, dan suplemen makanan. Mikroorganisme ini

dapat mensintesis racun, dan menghasilkan berbagai molekul bioaktif dengan

antibiotik, anti-kanker, anti-inflamasi dan antivirus. Selain itu, mikroalga juga

memiliki potensi besar untuk menghilangkan nitrat dan fosfat dari air limbah dan

mengurangi efek rumah kaca jika digunakan di pabrik pengolahan air untuk

menghilangkan CO2, NOx dan SOx dari aliran udara dan asap industri (Encarnação

et al., 2012). Oleh karena itu mikroalga saat ini telah banyak dikultur dan

dikembangkan.

Kultur merupakan usaha perbanyakan dengan kondisi lingkungan yang

terkendali atau disesuaikan. Volume medium yang digunakan antara 0,5 liter

sampai dengan 3 liter. Kondisi lingkungan yang dikendalikan dimaksudkan agar

pertumbuhan mikroalga mampu optimum (Isnansetyo & Kurniastuty, 1995).

Terdapat dua tujuan kultur mikroalga (khususnya fitoplankton), yaitu monokultur

dan kultur murni. Monokultur dibuat apabila hendak hendak mengkultur

fitoplankton sebagai makanan zooplankton, misalnya sebagai makanan untuk

Brachionusplicatilis, yang hidup di air payau. Apabila mengkultur fitoplankton

untuk keperluan genetika, fisiologi, atau siklus hidup, maka harus mengkultur

fitoplankton yang bersangkutan secara murni, tanpa adanya organism lain

(Sachlan, 1982). Menurut Tahya (2012), hal-hal yang harus diperhatikan sebelum

mengkultur mikroalga yaitu:

1. Mengetahui laju pertumbuhan spesies mikroalga yang akan dikultur di

laboratorium

2. Kebutuhan mikroalga pada setiap fase siklus hidup

3. Menjaga inokulan atau bibit murni dan mengetahui jumlah alga yang

dibutuhkan

4. Mempersiapkan produksi ekstra gagal untuk mengantisipasi jika ada kultur

yang gagal

5. Stok kultur harus steril (bacteria free)

6. Tidak ada kontaminasi dari spesies mikroalga lain, jamur, dan protozoa

7. Menjaga kultur tetap pada fase eksponensial

Kegiatan kultur diawali dengan sterilisasi alat dan bahan. Sterilisasi alat dan

bahan adalah perlakuan untuk menjadikan suatu alat atau bahan yang bebas dari

mikroorganisme yang tidak diingikan (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995). Bibit

mikroalga yang digunakan terlebih dahulu dicek untuk mengetahui kualitas

mikroalga yang baik. Kualitas yang baik dapat diketahui dari kepadatan plankton

dan ada tidaknya kontaminasi baik dari protozoa maupun dari spesies plankton

lain. Langkah selanjutnya adalah menghitung kepadatan mikroalga. Kepadatan

mikroalga dihitung dengan menggunakan haemacytometer dan alat bantu

handcounter. Haemacytometer merupakan suatu alat yang terbuat dari gelas

dibagi menjadi kotak-kotak pada dua tempat bidang pandang. Cara

penghitungan kepadatan fitoplankton dengan hemacytometer adalah

dibersihkan dan dikeringkan terlebih dahulu dengan kertas tissue, gelas

penutupnya dipasang. Mikroalga yang akan dihitung kepadatannya diteteskan

menggunakan pipet tetes pada bagian parit yang melintang hingga penuh.

Penetesan harus hati-hati agar tidak terjadi gelembung udara di bawah gelas

penutup. Selanjutnya haemocytometer tersebut diamati mikroskop dengan

perbesaran 100 atau 400 kali dan dicari bidang berkotak-kotak yang berjumlah

enam belas (Isnansetyo dan Kurniastuti, 1995).

Isnansetyo dan Kurniastuty (1995) menyatakan bahwa kultur fitoplankton

membutuhkan berbagai macam unsur hara baik unsur hara makro misalnya N, P,

K, S, Si, Na, Ca maupun unsur hara mikro misalnya Fe, Zn, Mn, Cu, Mg, Co, Mo, B.

Nitrogen dan fosfor merupakan nutrien yang dibutuhkan fitoplankton dalam

jumlah besar untuk pertumbuhan dan perkembangannya karena nitrogen

merupakan komponen pembentukan klorofil, sedangkan fosfor merupakan

unsur penting untuk transformasi energi yang berperan dalam proses

fotosintesis dan pembentukan klorofil (Triastuti et al., 2011).

Sementara itu menurut Becker (1994), usur N, P, dan S penting untuk

pembentukan protein, dan K berfungsi dalam metabolisme karbohidrat. Fe dan

Na berperan untuk pembentukan klorofil, sedangkan Si dan Ca merupakan bahan

untuk pembentukan dinding sel atau cangkang. Pertumbuhan mikroalga sangat

erat kaitannya dengan ketersediaan hara makro dan mikro serta dipengaruhi

oleh kondisi lingkungan. Faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh antara lain

intensitas cahaya, suhu, tekanan osmosis, pH, dan konsentrasi lingkungan dalam

media. Nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan Chlorella sp. yaitu makro

dan mikro nutrien. Nutrien tersebut meliputi N, P, Mg, S, K, Ca, Fe, Mn, Zn, dan

Cu. Unsur N merupakan unsur dasar yang sangat berpengaruh terhadap

pertumbuhan Nannochloropsis oculata karena dibutuhkan dalam jumlah paling

banyak dibandingkan unsur lainnya. Sedangkan, hara mikro yang dibutuhkan

Skeletonema sp. adalah Fe (trace element), Zn, Mn, Cu, Mg, Mo, Co, B, dan lain-lain

(Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Kultur mikroalga dapat mengalami kegagalan

yang diantaranya disebabkan antara lain oleh:

1. Kontaminasi kultur, seperti kultur medium kultur (air and nutrien), air kultur,

selang, tabung, dan kultur stok atau starter

2. Produksi kultur dengan kualitas yang tidak konsisten

3. Kualitas dan kuantitas seperti teknik kultur, musim, sumber nutrisi, dan

prosedur kultur yang tidak optimal

4. Pemanenan (harvesting)

5. Strategi transportasi (delivery)

6. Penyimpanan (preservation)

Nannochloropsis oculata adalah mikroalga yang biasa digunakan sebagai

pakan alami dan banyak digunakan pada pembenihan ikan. Nannochloropsis

oculata berupa sel berwarna kehijauan, tidak motil, dan tidak berflagela. Selnya

berbentuk bola berukuran sedang dengan diameter 2-4 μm, tergantung

spesiesnya, dengan khloroplas berbentuk cangkir. Nannochloropsis oculata

melimpah di sepanjang pantai dan estuari di atas zona fotik dengan konsentrasi

102-104 sel/cm3 (Hu & Gao, 2003). Fitoplankton ini dapat tumbuh baik pada

kisaran pH 7-9 tetapi tumbuh rendah pada pH 10,08 (Hermanto et al., 2012).

Nannochloropsis oculata adalah salah satu tanaman yang paling efisien

dalam menangkap dan memanfaatkan energi cahaya dan CO2 untuk keperluan

fotosintesis (Hermanto et al., 2011). Mikroalga bersel satu ini termasuk ke dalam

divisi Chromophyta atau Chrysophyta (Sze, 1998) dan kelas Eustigmatophyceae

(Sleigh, 1989). N. oculata mempunyai potensi yang sangat besar untuk bahan

baku produksi trigliserida. Pertumbuhan N. oculata sangat tergantung pada

ketersediaan nutrien, intensitas cahaya, karbondioksida, pH, suhu dan salinitas,

seperti halnya mikroalga yang lain (Endrawati & Riniatsih, 2013).

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil dan pembahasan di atas, maka dapat disimpulkan yaitu:

1. Tahapan dalam kultur mikroalga yang pertama adalah sterilisasi, kemudian

kepadatan mikroalga hitung yaitu 7,5 x 104 sel/ml untuk Nannochloropsis oculata

dan 191,083 sel/ml untuk Skeletonema sp. Kultur mikroalga Nannochloropsis

oculata pada hari ke-4 belum menunjukkan adanya pertumbuhan.

B. Saran

Perlu dianalisis lebih lanjut mengenai kegagalan kultur mikroalga berserta

solusinya.

DAFTAR REFERENSI

Encarnação, T., Burrows, H. D., Pais, A. C., Campos, M. G., & Kremer, A. 2012. Effect of N and P on the Uptake of Magnesium and Iron and on the Production of Carotenoids and Chlorophyll by the Microalgae Nannochloropsis sp. Journal of Agricultural Science and Technology A 2: 824-832.

Endrawati, H., & Riniatsih, I. 2013. Kadar Total Lipid Mikroalga Nannochloropsis oculata yang dikultur dengan suhu yang berbeda. Buletin Oseanografi Marina, 2(1): 25-33.

Hermanto, M. B., HS, S., Hawa, L. C., & Fiqtinovri, S. M. 2012. Bioreactor Design for Microalgae Cultivation. Jurnal Teknologi Pertanian, 12(3): 153-162.

Hu H & Gao K. 2003. Optimization of Growth and Fatty Acid Composition of A Unicellular Marine Picoplankton, Nannochloropsis sp. with enriched carbon sources. Biotechnology Letters 25(5): 421-425.

Isnansetyo, A., & Kurniastuty. 1995. Teknik Kultur Phytoplankton dan Zooplankton; Pakan Alami untuk Pembenihan Organisme Laut. Penerbit Kanisius, Yogyakarta.

Sachlan, M. 1982. Planktonologi. Fakultas Peternakan dan Perikanan. Universitas Dipenogoro, Semarang.

Sasmita, P.G., I.G. Wenten., & G. Suantika. 2004. Pengembangan Teknologi Ultrafiltrasi untuk Pemekatan Mikroalga. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia dan Proses. Universitas Dipenegoro, Semarang.

Sleigh, M.A. 1989. Adaptations of Ciliary Systems for The Propulsion of Water and Mucus. Comp. Biochem. Physiol. 94A: 359-364.

Sze, P. 1998. A Biology of The Algae. USA: Georgetown University.

Tahya, A. M. 2012. Metode Kultur Beberapa Mikroalga. Bahan Ajar Kuliah. Universitas Hasanuddin, Makassar.

Triastuti, R. J., Mubarak, A. S., & Prabandari, L. 2011. Pengaruh Penambahan Pupuk Bintil Akar Kacang Tanah sebagai Sumber Nitrogen dan Fosfor terhadap Populasi Chlorella sp. .Jurnal Ilmiah Perikanan dan Kelautan Vol, 3(2): 157-163.