ICBB 9111 ICBB 9112 ICBB 9113 ICBB 9114 Morfologi sel Uniseluler Uniseluler Uniseluler Uniseluler
4.3 Produksi Biomassa Kering Ganggang Mikro Terseleksi pada Skala Lapang
Biomassa dapat bermakna banyaknya zat hidup per satuan luas atau per volume pada satu daerah dan pada waktu tertentu (Bold dan Wynne 1985). Tabel 7 menunjukkan bahwa produksi biomassa tertinggi dicapai oleh Synechococcus sp. ICBB 9111 dengan rataan 0.439 g/l. Hal ini dikarenakan ketersedian hara serta jumlah energi yang cukup diterima ganggang mikro untuk menjalankan fotosintesis (Kersey dan Munger 2009).
Tabel 7 Produksi biomassa kering ganggang mikro terseleksi pada skala lapang
Ganggang Mikro Tahapan Panen Rata-rata
1 2
Synechococcus sp. ICBB 9111
OD awal (hari ke-0) 0.167 0.169 0.168
OD panen (hari ke-2) 0.561 0.564 0.562
Produksi Biomassa (g/l) 0.452 0.426 0.439
Chlamydomonas sp.ICBB 9112
OD awal (hari ke-0) 0.111 0.116 0.113
OD panen (hari ke-2) 0.531 0.529 0.530
Produksi Biomassa (g/l) 0.364 0.355 0.359
Chlamydomonas sp.ICBB 9113
OD awal (hari ke-0) 0.103 0.101 0.102
OD panen (hari ke-2) 0.520 0.517 0.518
Produksi Biomassa (g/l) 0.249 0.128 0.188
Chlamydomonas sp.ICBB 9114
OD awal (hari ke-0) 0.161 0.164 0.162
OD panen (hari ke-2) 0.520 0.519 0.455
Produksi Biomassa (g/l) 0.403 0.390 0.396
Pada saat fotosintesis, CO2 bebas merupakan jenis karbon inorganik utama yang digunakan ganggang mikro. Ganggang mikro dapat juga menggunakan ion karbonat (CO32-) dan ion bikarbonat (HCO3-). Penyerapan CO2 bebas dan bikarbonat oleh ganggang mikro menyebabkan penurunan konsentrasi CO2 terlarut dan mengakibatkan peningkatan nilai pH (Golman dan Horse 1983). Pada lingkungan netral, CO2 berada dalam bentuk bebas sehingga dapat berdifusi dengan mudah ke dalam sel ganggang mikro. Hal tersebut menyebabkan CO2
sebagai sumber karbon utama bagi proses fotosintesis ganggang mikro cukup tersedia sehingga proses metabolisme dapat berlangsung cepat dan kerapatan sel meningkat.
Produksi biomassa ganggang mikro merupakan faktor penting, karena dengan biomassa kemampuan ganggang mikro untuk memproduksi karbohidrat, protein dan lipid dapat diketahui. Keberhasilan teknik kultur bergantung pada kesesuaian antara jenis ganggang mikro yang dibudidayakan dan beberapa faktor lingkungan seperti cahaya, suhu dan pH (Kersey dan Munger 2009).
4.4 Produksi Karbohidrat
Karbohidrat sebagai sumber karbon berfungsi sebagai bahan baku untuk mensintesis senyawa organik seperti asam amino, asam lemak dan makromolekul lain penyusun tubuh tumbuhan (Kimball 1991). Secara umum karbohidrat berperan sebagai osmoregulator yang mempengaruhi potensial air dalam sel sehingga mempengaruhi pembesaran sel (Huang dan Liu 2002).
Gambar 7 menunjukkan bahwa karbohidrat skala lapang tertinggi pada Synechococcus sp. ICBB 9111 dengan rataan 43.90 % dari bobot kering pada taraf kombinasi N2P1(50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 100 % SP36, 0 % K2HPO4). Proses akumulasi karbohidrat terutama terjadi pada dinding sel sebagai respon terhadap kondisi lingkungan serta indikasi tingginya proses fotosintesis (Richmond 1988).
Gambar 7 Produksi kabohidrat ganggang mikro pada skala lapang Keterangan:
-A:Synechococcus sp. ICBB 9111:
N2P1 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 100 % SP36, 0 % K2HPO4)
-B:Chlamydomonas sp. ICBB 9112:
N2P1 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 100 % SP36, 0 % K2HPO4)
-C:Chlamydomonas sp. ICBB 9113:
N2P2 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 50 % SP36, 50 % K2HPO4)
-D:Chlamydomonas sp. ICBB 9114:
N3P3 (0 % ZA, 100 % NaNO3 dan 0 % SP36, 100 % K2HPO4).
Ganggang mikro tidak memiliki struktur sekomplek tumbuhan tingkat tinggi, namun fotosintesis terjadi dengan cara yang sama yaitu melalui fotosistem 1 yang bekerja pada cahaya merah dan fotosistem 2 pada cahaya hijau. Ganggang mikro memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplas dan panjang gelombang yang diserap lebih bervariasi (Stevenson et al. 1996). Panjang gelombang cahaya yang diserap ganggang mikro untuk proses fotosintesis adalah 400-720 nm (Wetzel 1983; Parson et al. 1984; Cole 1998).
Kandungan biokimia ganggang mikro sangat bergantung pada kondisi tumbuhnya. Berbagai faktor tumbuh, seperti intensitas cahaya, suhu, dan komposisi nutrisi telah diketahui berpengaruh nyata pada komposisi biokimia ganggang mikro (Thompson et al. 1990). Peningkatan produksi karbohidrat disebabkan oleh meningkatnya ”floridean starch” sebagai hasil fotosintesis. Floridean starch merupakan senyawa galaktosa dan gliserol yang berikatan melalui ikatan glikosidik (Bidwel 1974).
Karbohidrat yang terkandung dalam biomassa ganggang mikro dapat diproses menjadi bioetanol. Bioetanol diproduksi dengan cara fermentasi menggunakan bahan baku hayati, sedangkan etanol dapat dibuat dengan cara sintesis melalui hidrasi katalitik dari etilen atau bisa juga dengan fermentasi gula menggunakan ragi Saccharomycescerevisiae.
Ganggang mikro dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol hal ini dikarenakan: bahan baku bioetanol yang selama ini digunakan bahan pangan bagi manusia (singkong dan pati). Disamping itu kandungan karbohidrat pada ganggang mikro yang tinggi yaitu 30-50 % (Chisti 2007, Harun et al. 2009). 4.5 Kadar Protein
Protein merupakan polimer alam yang tersusun dari berbagai asam amino melalui ikatan peptida. Nitrogen adalah unsur utama penyusun protein. Gambar 8 menunjukkan bahwa kadar protein skala lapang tertinggi pada Chlamydomonas sp. ICBB 9114 dengan rataan 29.09 % dari bobot kering, pada taraf kombinasi N3P2 (0 % ZA, 100 % NaNO3 dan 0 % SP36, 100 % K2HPO4). Namun sebagai perlakuan terbaik dipilih Chlamydomonas sp. ICBB 9112 dengan rataan 24.97 % dari bobot kering, pada taraf kombinasi N2P1 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 100 % SP36, 0 % K2HPO4).
Gambar 8 Kadar protein ganggang mikro pada skala lapang
Hal ini menunjukkan bahwa pada Chlamydomonas sp. ICBB 9114, ZA tidak dapat mensubtitusi NaNO3 dan SP36 tidak dapat mensubtitusi K2HPO4. Nitrat adalah bentuk utama N di perairan dan merupakan hara utama bagi pertumbuhan ganggang mikro. Nitrat mudah larut dan bersifat stabil sehingga mendukung metabolisme pembentukan protein dalam sel ganggang mikro (Goksan et al. 2006). Hal ini sesuai dengan penelitian Suminto (2009), bahwa perlakuan media kultivasi ganggang mikro menggunakan media kultur Walne yang didominasi kandungan NaNO3 menghasilkan kandungan protein tertinggi dengan rata-rata 67.58 %.
Tumbuhan membentuk protein dari CO2, H2O dan nitrogen. Nitrogen dan fosfor sangat berperan dalam penyusunan senyawa protein. Menurut Kimball (1991), N berperan sebagai penyusun klorofil dan asam amino, pembentuk protein, pengaktivasi karbohidrat dan komponen enzim, penstimulasi perkembangan dan aktivitas akar serta penyerapan hara. Menurut Colla et al. (2005), nitrogen diperlukan pada proses sintesis asam amino sebagai penyusun protein di dalam sel. Semakin rendah NaNO3
Beberapa ganggang mikro dapat dijadikan sebagai salah satu sumber protein sel tunggal. Hal ini dikarenakan kandungan protein yang tinggi mencapai 30-60% dari berat keringnya (Borowitzka 1988). Protein sel tunggal (Single Cell maka akan semakin rendah pula produksi protein selnya.
Keterangan:
-A:Synechococcus sp. ICBB 9111:
N2P1 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 100 % SP36, 0 % K2HPO4)
-B:Chlamydomonas sp. ICBB 9112:
N2P1 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 100 % SP36, 0 % K2HPO4)
-C:Chlamydomonas sp. ICBB 9113:
N2P2 (50 % ZA, 50 % NaNO3 dan 50 % SP36, 50 % K2HPO4)
-D:Chlamydomonas sp. ICBB 9114:
N3P3 (0 % ZA, 100 % NaNO3 dan 0 % SP36, 100 % K2HPO4).
Protein = SCP) adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikrob. Scenedesmus mengandung protein sebesar 55 % dari bobot keringnya dan Spirulina mengandung 60.42 % dari bobot keringnya (Kabinawa 1989).