ISO
GA
OLASI, SE
ANGGANG
PENG
S
IN
LEKSI DA
G MIKRO
GHASIL BA
YOLAND
SEKOLAH
STITUT P
AN OPTIM
YANG PO
AHAN BA
DA FITRIA S
H PASCAS
PERTANIA
BOGOR
2009
ASI PERT
OTENSIAL
AKAR NAB
SYAHRI
SARJANA
AN BOGOR
TUMBUHA
L SEBAGA
BATI
R
PERNYATAAN MENGENAI TUGAS AKHIR DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir Isolasi, Seleksi, dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar Nabati adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir tugas akhir ini
Bogor, September 2009
ABSTRACT
YOLANDA FITRIA SYAHRI. Isolation, Selection, and Growth Optimation of Microalgae as Potential Biofuel Producer. Supervised by DWI ANDREAS SANTOSA, RAHAYU WIDYASTUTI and SYAIFUL ANWAR.
The objectives of this research were to obtain specific microalgae strain produces high total lipid, and to determine suitable culture media for optimum growth and lipid production. Microalgae were collected from diverse ecosystems of West and Central Java. Primarily, appropriate microalgae were isolated, selected, cultivated at various media of M4 and MJ. Those selected microalgae were examined for optimation of culture media varied in nitrogen and fosfor concentration, and varied in salinity and pH. Total lipid and sugar production were used as parameters of the microalgae as potential biofuel producer. All those microalgae were growth under culture condition of 27 ± 20C; 1.2 ± 0.5 klux light intensity with 12:12 hours photoperiods. The better nitrogen and fosfor sources were KNO3 and KH2PO4 at concentration 10 mM and 0.1 mM,
respectively, compared to urea CO(NH2)2 and TSP Ca(H2PO4)2 . The highest total
lipid was 20.5% produced by ICBB 9065, and the highest biomass was 0.3025 g/L produced by ICBB 8970. The appropriate salinity and pH growth for those microalgae were at concentration of 0.2 M in NaCl and at pH 7.0. At the pH 5, growth of most microalgae were inhibited. The highest amount of sugar and the fastest growth reached by microalgae ICBB 9013. Identification indicated that ICBB 8970 was Chlamydomonas sp., ICBB 9013 was Euglena sp., ICBB 9070 was Chlorococcum sp., and ICBB 9065 was Chroococcus sp. The most potential microalgae as biofuel producer was Chroococcus sp. since it produced the highest total lipid production.
RINGKASAN
YOLANDA FITRIA SYAHRI. Isolasi, Seleksi, dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar Nabati. Dibimbing oleh DWI ANDREAS SANTOSA, RAHAYU WIDYASTUTI dan SYAIFUL ANWAR.
Energi mempunyai peranan penting dalam pencapaian kehidupan manusia di bumi. Konsumsi energi terus meningkat dengan pertumbuhan sekitar 7% pertahun. Sebagai upaya menjamin pasokan energi dalam negeri, pemerintah telah menerbitkan Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional. Salah satunya adalah dengan melakukan diversifikasi energi dengan memanfaatkan sumber bahan hayati Indonesia melalui pengembangan Bahan Bakar Nabati (BBN) sebagai sumber energi alternatif. Sumber minyak nabati asal Indonesia yang sekarang ini intensif di kembangkan sebagai salah satu sumber energi alternatif yang potensial adalah ganggang mikro.
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan mengisolasi dan menseleksi ganggang mikro yang potensial sebagai penghasil bahan bakar nabati, menguji pertumbuhan ganggang mikro berdasarkan optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, salinitas dan pH terhadap kondisi media biakan dan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan dan mengidentifikasi karakteristik morfologi dan lipid ganggang mikro hasil seleksi.
Metode penelitian ini diawali dengan pengambilan sampel ganggang mikro pada berbagai lokasi dan ekosistem di Jawa Barat dan Jawa Tengah, kemudian tahapan isolasi dan seleksi ganggang mikro, tahapan kultivasi, dan tahapan optimasi pertumbuhan. Tahapan optimasi pertumbuhan dilakukan dengan menguji pertumbuhan ganggang mikro berdasarkan optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, salinitas dan pH terhadap media biakan dan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan.
Hasil penelitian menunjukkan sumber nitrogen dan fosfor terbaik dalam optimasi nitrogen dan fosfor adalah KNO3 dan KH2PO4 pada konsentrasinitrogen 10 mM dan fosfor 0.1 mM, dibandingkan dengan sumber nitrogen urea (CO(NH2)2) dan fosfor TSP (Ca(H2PO4)2). Produksi total lipid tertinggi adalah 20.5% oleh ganggang mikro ICBB 9065, dan produksi biomasa tertinggi adalah 0.3025 g/L oleh ganggang mikro ICBB 8970. Salinitas dan pH terbaik dalam media untuk pertumbuhan ganggang mikro adalah pada konsentrasi 0.2 M NaCl dan pada pH 7.0. Pada pH 5.0, pertumbuhan ganggang mikro terhambat. Kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan dan laju pertumbuhan tertinggi oleh ganggang mikro ICBB 9013. Hasil identifikasi karakteristik dan lipid menunjukkan bahwa ganggang mikro ICBB 8970 adalah Chlamydomonas sp., ganggang mikro ICBB 9013 adalah Euglena sp., ganggang mikro ICBB 9070 adalah Chlorococcum sp., dan ganggang mikro ICBB 9065 adalah Chroococcus
@ Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang – Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah
b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
ISOLASI, SELEKSI DAN OPTIMASI PERTUMBUHAN
GANGGANG MIKRO YANG POTENSIAL SEBAGAI
PENGHASIL BAHAN BAKAR NABATI
YOLANDA FITRIA SYAHRI
Tugas akhir
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesional pada
Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Tesis : Isolasi, Seleksi dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar Nabati
Nama : Yolanda Fitria Syahri NRP : A151070031
Program Studi : Ilmu Tanah (TNH)
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S Ketua
Dr. Rahayu Widyastuti, M.Sc Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc
Anggota Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Tanah Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Atang Sutandi, M.Si Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian tugas akhir ini adalah Isolasi, Seleksi dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar
Nabati. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesional pada Program Studi Ilmu Tanah Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S., sebagai ketua komisi pembimbing yang telah memberikan kesempatan, bimbingan dan arahan, dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan tugas akhir ini
2. Dr. Rahayu Widyastuti, M.Sc., sebagai anggota komisi pembimbing atas kesabaran, semangat dan nasehat dalam menyelesaikan tugas akhir ini 3. Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc., sebagai anggota komisi pembimbing atas
dorongan, bimbingan dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini 4. Dr. Ir. Sri Djuniwati, M.Sc., sebagai penguji luar komisi atas kesediaan,
dan masukan untuk kesempurnaan tugas akhir ini
5. Ucapan terima kasih kepada SEAMEO-BIOTROP yang telah mendanai penelitian tugas akhir ini melalui ICBB tempat dilaksanakannya penelitian 6. Seluruh Staf ICBB yang telah banyak membantu mengarahkan dan
membimbing selama penelitian
7. Ucapan terima kasih tak terhingga kepada keluarga tercinta, Ayahanda Syahrial, Ibunda Erawati Sapitri, Nenek Rabiatun dan adik-adik tercinta Virera, Videl dan Ananda atas segala doa dan pengertiannya
8. Kepada Kakanda Syahrir Lagoo Sambasri atas dukungan, perhatian dan semangatnya
9. Rekan-rekan Ilmu Tanah angkatan 2007
10. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Langsa, Aceh Timur pada tanggal 28 Januari 1985, dari pasangan keluarga Bapak Syahrial dan Ibu Erawati Sapitri sebagai anak pertama dari empat bersaudara.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Kerangka Pemikiran ... 3
1.3 Perumusan Masalah ... 4
1.4 Tujuan Penelitian ... 6
1.5 Keluaran yang diharapkan ... 6
1.6 Hipotesis Pemikiran ... 6
2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Ganggang Mikro ... 7
2.1.1 Komposisi Kimia Sel ganggang mikro ... 10
2.1.2 Pendekatan Identifikasi ganggang mikro ... 12
2.2 Fisiologi Ganggang Mikro ... 15
2.2.1 Intensitas Cahaya dan Suhu ... 15
2.2.2 Salinitas dan pH ... 16
2.2.3 Unsur Hara ... 17
2.3 Bahan Bakar Nabati (BBN)... 18
3 METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 20
3.2 Bahan dan Alat ... 20
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 21
3.3.1 Pengambilan Sampel ... 22
3.3.2 Tahapan Isolasi dan Seleksi Ganggang Mikro ... 22
3.3.3 Tahapan Kultivasi ... 22
3.3.4 Tahapan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro ... 23
3.3.4.1 Optimasi Nitrogen dan Fosfor ... 23
3.3.4.2 Produksi Total Lipid ... 24
3.3.4.3 Analisis Pengaruh Salinitas dan pH ... 24
3.3.4.4 Analisis Kadar Gula Total ... 25
3.3.5 Identifikasi Ganggang Mikro ... 26
ISO
GA
OLASI, SE
ANGGANG
PENG
S
IN
LEKSI DA
G MIKRO
GHASIL BA
YOLAND
SEKOLAH
STITUT P
AN OPTIM
YANG PO
AHAN BA
DA FITRIA S
H PASCAS
PERTANIA
BOGOR
2009
ASI PERT
OTENSIAL
AKAR NAB
SYAHRI
SARJANA
AN BOGOR
TUMBUHA
L SEBAGA
BATI
R
PERNYATAAN MENGENAI TUGAS AKHIR DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir Isolasi, Seleksi, dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar Nabati adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir tugas akhir ini
Bogor, September 2009
ABSTRACT
YOLANDA FITRIA SYAHRI. Isolation, Selection, and Growth Optimation of Microalgae as Potential Biofuel Producer. Supervised by DWI ANDREAS SANTOSA, RAHAYU WIDYASTUTI and SYAIFUL ANWAR.
The objectives of this research were to obtain specific microalgae strain produces high total lipid, and to determine suitable culture media for optimum growth and lipid production. Microalgae were collected from diverse ecosystems of West and Central Java. Primarily, appropriate microalgae were isolated, selected, cultivated at various media of M4 and MJ. Those selected microalgae were examined for optimation of culture media varied in nitrogen and fosfor concentration, and varied in salinity and pH. Total lipid and sugar production were used as parameters of the microalgae as potential biofuel producer. All those microalgae were growth under culture condition of 27 ± 20C; 1.2 ± 0.5 klux light intensity with 12:12 hours photoperiods. The better nitrogen and fosfor sources were KNO3 and KH2PO4 at concentration 10 mM and 0.1 mM,
respectively, compared to urea CO(NH2)2 and TSP Ca(H2PO4)2 . The highest total
lipid was 20.5% produced by ICBB 9065, and the highest biomass was 0.3025 g/L produced by ICBB 8970. The appropriate salinity and pH growth for those microalgae were at concentration of 0.2 M in NaCl and at pH 7.0. At the pH 5, growth of most microalgae were inhibited. The highest amount of sugar and the fastest growth reached by microalgae ICBB 9013. Identification indicated that ICBB 8970 was Chlamydomonas sp., ICBB 9013 was Euglena sp., ICBB 9070 was Chlorococcum sp., and ICBB 9065 was Chroococcus sp. The most potential microalgae as biofuel producer was Chroococcus sp. since it produced the highest total lipid production.
RINGKASAN
YOLANDA FITRIA SYAHRI. Isolasi, Seleksi, dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar Nabati. Dibimbing oleh DWI ANDREAS SANTOSA, RAHAYU WIDYASTUTI dan SYAIFUL ANWAR.
Energi mempunyai peranan penting dalam pencapaian kehidupan manusia di bumi. Konsumsi energi terus meningkat dengan pertumbuhan sekitar 7% pertahun. Sebagai upaya menjamin pasokan energi dalam negeri, pemerintah telah menerbitkan Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional. Salah satunya adalah dengan melakukan diversifikasi energi dengan memanfaatkan sumber bahan hayati Indonesia melalui pengembangan Bahan Bakar Nabati (BBN) sebagai sumber energi alternatif. Sumber minyak nabati asal Indonesia yang sekarang ini intensif di kembangkan sebagai salah satu sumber energi alternatif yang potensial adalah ganggang mikro.
Penelitian ini dilakukan dengan tujuan mengisolasi dan menseleksi ganggang mikro yang potensial sebagai penghasil bahan bakar nabati, menguji pertumbuhan ganggang mikro berdasarkan optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, salinitas dan pH terhadap kondisi media biakan dan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan dan mengidentifikasi karakteristik morfologi dan lipid ganggang mikro hasil seleksi.
Metode penelitian ini diawali dengan pengambilan sampel ganggang mikro pada berbagai lokasi dan ekosistem di Jawa Barat dan Jawa Tengah, kemudian tahapan isolasi dan seleksi ganggang mikro, tahapan kultivasi, dan tahapan optimasi pertumbuhan. Tahapan optimasi pertumbuhan dilakukan dengan menguji pertumbuhan ganggang mikro berdasarkan optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, salinitas dan pH terhadap media biakan dan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan.
Hasil penelitian menunjukkan sumber nitrogen dan fosfor terbaik dalam optimasi nitrogen dan fosfor adalah KNO3 dan KH2PO4 pada konsentrasinitrogen 10 mM dan fosfor 0.1 mM, dibandingkan dengan sumber nitrogen urea (CO(NH2)2) dan fosfor TSP (Ca(H2PO4)2). Produksi total lipid tertinggi adalah 20.5% oleh ganggang mikro ICBB 9065, dan produksi biomasa tertinggi adalah 0.3025 g/L oleh ganggang mikro ICBB 8970. Salinitas dan pH terbaik dalam media untuk pertumbuhan ganggang mikro adalah pada konsentrasi 0.2 M NaCl dan pada pH 7.0. Pada pH 5.0, pertumbuhan ganggang mikro terhambat. Kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan dan laju pertumbuhan tertinggi oleh ganggang mikro ICBB 9013. Hasil identifikasi karakteristik dan lipid menunjukkan bahwa ganggang mikro ICBB 8970 adalah Chlamydomonas sp., ganggang mikro ICBB 9013 adalah Euglena sp., ganggang mikro ICBB 9070 adalah Chlorococcum sp., dan ganggang mikro ICBB 9065 adalah Chroococcus
@ Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang – Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah
b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh
ISOLASI, SELEKSI DAN OPTIMASI PERTUMBUHAN
GANGGANG MIKRO YANG POTENSIAL SEBAGAI
PENGHASIL BAHAN BAKAR NABATI
YOLANDA FITRIA SYAHRI
Tugas akhir
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesional pada
Program Studi Ilmu Tanah
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Tesis : Isolasi, Seleksi dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar Nabati
Nama : Yolanda Fitria Syahri NRP : A151070031
Program Studi : Ilmu Tanah (TNH)
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S Ketua
Dr. Rahayu Widyastuti, M.Sc Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc
Anggota Anggota
Mengetahui
Ketua Program Studi Ilmu Tanah Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Atang Sutandi, M.Si Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian tugas akhir ini adalah Isolasi, Seleksi dan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro yang Potensial Sebagai Penghasil Bahan Bakar
Nabati. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Profesional pada Program Studi Ilmu Tanah Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Dwi Andreas Santosa, M.S., sebagai ketua komisi pembimbing yang telah memberikan kesempatan, bimbingan dan arahan, dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan tugas akhir ini
2. Dr. Rahayu Widyastuti, M.Sc., sebagai anggota komisi pembimbing atas kesabaran, semangat dan nasehat dalam menyelesaikan tugas akhir ini 3. Dr. Ir. Syaiful Anwar, M.Sc., sebagai anggota komisi pembimbing atas
dorongan, bimbingan dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini 4. Dr. Ir. Sri Djuniwati, M.Sc., sebagai penguji luar komisi atas kesediaan,
dan masukan untuk kesempurnaan tugas akhir ini
5. Ucapan terima kasih kepada SEAMEO-BIOTROP yang telah mendanai penelitian tugas akhir ini melalui ICBB tempat dilaksanakannya penelitian 6. Seluruh Staf ICBB yang telah banyak membantu mengarahkan dan
membimbing selama penelitian
7. Ucapan terima kasih tak terhingga kepada keluarga tercinta, Ayahanda Syahrial, Ibunda Erawati Sapitri, Nenek Rabiatun dan adik-adik tercinta Virera, Videl dan Ananda atas segala doa dan pengertiannya
8. Kepada Kakanda Syahrir Lagoo Sambasri atas dukungan, perhatian dan semangatnya
9. Rekan-rekan Ilmu Tanah angkatan 2007
10. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Langsa, Aceh Timur pada tanggal 28 Januari 1985, dari pasangan keluarga Bapak Syahrial dan Ibu Erawati Sapitri sebagai anak pertama dari empat bersaudara.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Kerangka Pemikiran ... 3
1.3 Perumusan Masalah ... 4
1.4 Tujuan Penelitian ... 6
1.5 Keluaran yang diharapkan ... 6
1.6 Hipotesis Pemikiran ... 6
2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Ganggang Mikro ... 7
2.1.1 Komposisi Kimia Sel ganggang mikro ... 10
2.1.2 Pendekatan Identifikasi ganggang mikro ... 12
2.2 Fisiologi Ganggang Mikro ... 15
2.2.1 Intensitas Cahaya dan Suhu ... 15
2.2.2 Salinitas dan pH ... 16
2.2.3 Unsur Hara ... 17
2.3 Bahan Bakar Nabati (BBN)... 18
3 METODE PENELITIAN 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 20
3.2 Bahan dan Alat ... 20
3.3 Pelaksanaan Penelitian ... 21
3.3.1 Pengambilan Sampel ... 22
3.3.2 Tahapan Isolasi dan Seleksi Ganggang Mikro ... 22
3.3.3 Tahapan Kultivasi ... 22
3.3.4 Tahapan Optimasi Pertumbuhan Ganggang Mikro ... 23
3.3.4.1 Optimasi Nitrogen dan Fosfor ... 23
3.3.4.2 Produksi Total Lipid ... 24
3.3.4.3 Analisis Pengaruh Salinitas dan pH ... 24
3.3.4.4 Analisis Kadar Gula Total ... 25
3.3.5 Identifikasi Ganggang Mikro ... 26
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Isolasi dan Seleksi Ganggang Mikro ... 27
4.2 Kultivasi Ganggang MIkro ... 27
4.3 Optimasi Nitrogen dan Fosfor dan Produksi Total Lipid ... 27
4.3.1 Optimasi Nitrogen dan Fosfor ... 27
4.3.2 Produksi Total Lipid ... 30
4.4 Analisis Pengaruh Salinitas dan pH ... 36
4.5 Analisis Kadar Gula Total ... 41
4.6 Identifikasi Ganggang Mikro ... 43
5 SIMPULAN DAN SARAN ... 48
6 DAFTAR PUSTAKA ... 49
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Komposisi kimia ganggang dalam persen bobot kering ... 10 2. Kandungan total lipid pada berbagai kelas ganggang ... 11 3. Divisi taksonomi ganggang utama berdasarkan sifat-sifat seluler ... 14 4. Komposisi media standar ... 20 5. Sumber dan konsentrasi nitrogen dan fosfor ... 23 6. Kombinasi perlakuan faktorial 3 x 3 dari tiga taraf salinitas dan
tiga taraf pH ... 25 7. Pengaruh optimasi nitrogen KNO3 dan fosfor KH2PO4
terhadap biomasa dan produksi total lipid ganggang mikro ... 30 8. Pengaruh optimasi nitrogen Urea (CO(NH2)2)dan
fosfor TSP(Ca(H2PO4)2)terhadap biomasa dan
produksi total lipid ganggang mikro ... 31 9 Kombinasi faktor salinitas dan faktor pH terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 8970 ... 37 10 Kombinasi faktor salinitas dan faktor pH terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 9013 ... 38 11 Kombinasi faktor salinitas dan faktor pH terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 9070 ... 39 12 Kombinasi faktor salinitas dan faktor pH terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 9065 ... 40 13 Kadar gula total ganggang mikro setelah substitusi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Produksi dan konsumsi minyak Indonesia ... 18 2. Bagan alir penelitian ... 21 3. Pengaruh optimasi nitrogen KNO3 dan fosfor KH2PO4
terhadap pertumbuhan ganggang mikro ... 28 4. Pengaruh optimasi nitrogen Urea (CO(NH2)2) dan fosfor
TSP (Ca(H2PO4)2) terhadap pertumbuhan ganggang mikro ... .. 29 5. Foto lipid ganggang mikro ICBB 9065 dengan sumber
nitrogen KNO3 dan sumber fosfor KH2PO4 ... 35 6. Pengaruh kombinasi faktor salinitas dan faktor pH terhadap
rata-rata pertumbuhan isolat ganggang mikro ... 41 7. Foto mikroskop flouresence ganggang mikro divisi Chlorophyta
dengan genus Chlamydomonas sp. (a=nucleolus; b=lipid) ... 44 8. Foto mikroskop flouresence ganggang mikro divisi Euglenophyta
dengan genus Euglena sp. (a=pirenoid; b=lipid) ... 45
9. Foto mikroskop flouresence ganggang mikro divisi Chlorophyta
dengan genus Chlorococcum sp. (a=pirenoid; b=lipid) ... 46
10. Foto mikroskop flouresence ganggang mikro divisi
Cyanophyceae dengan genus Chroococcus sp. (a=lipid) ... 47
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Tabel deskripsi lokasi pengambilan sampel ganggang mikro ... 52 2. Tabel komposisi sumber nitrogen dan fosfor pada berbagai
konsentrasi terhadap produksi lipid ganggang mikro ... 53 3. Tabel pengaruh optimasi nitrogen dan fosfor terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 8970 melalui pengukuran
rapat optis (OD) 620nm ... 54 4. Tabel pengaruh optimasi nitrogen dan fosfor terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 9013 melalui pengukuran
rapat optis (OD) 620nm ... 55 5. Tabel pengaruh optimasi nitrogen dan fosfor terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 9070 melalui pengukuran
rapat optis (OD) 620nm ... 56 6. Tabel pengaruh optimasi nitrogen dan fosfor terhadap pertumbuhan
ganggang mikro ICBB 9065 melalui pengukuran
rapat optis (OD) 620nm ... 57 7. Tabel optimasi nitrogen dan fosfor terhadap biomasa
dan produksi total lipid ganggang mikro ... 58 8. Tabel kombinasi faktor salinitas dan faktor pH terhadap rapat optis
1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi mempunyai peranan penting dalam pencapaian kehidupan manusia di bumi. Berdasarkan data Departemen ESDM (2008), kondisi umum penggunaan energi di Indonesia masih tergantung kepada minyak bumi sebesar 51.66%, gas alam 28.57%, batubara 15.34%, tenaga air 3.11% dan panas bumi 1.32%. Konsumsi energi terus meningkat dengan pertumbuhan sekitar 7% pertahun. Sebagai upaya menjamin pasokan energi dalam negeri, pemerintah telah menerbitkan Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional sebagai pedoman dalam pengelolaan energi nasional. Salah satunya adalah dengan melakukan diversifikasi energi dengan memanfaatkan sumber bahan hayati Indonesia melalui pengembangan Bahan Bakar Nabati (BBN) sebagai sumber energi alternatif. Pengembangan BBN diharapkan dapat menurunkan penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) bersubsidi sesuai INPRES No. 01/2006. Terdapat beberapa jenis BBN yang dikenal di masyarakat umum yaitu biodiesel, bioetanol dan biooil (minyak nabati murni).
BBN yang masuk dalam program energi mix Blue Print Pengelolaan Energi Nasional (BP-PEN) adalah Biodiesel dan Bioetanol. Biodiesel adalah bahan bakar substitusi solar/diesel yang berasal dari pengolahan (esterifikasi dan transesterifikasi) minyak nabati. Bioetanol adalah bahan bakar substitusi bensin (gasolin) yang berasal dari pengolahan (fermentasi dan hidrolisis) glukosa atau karbohidrat. Penggunaan BBN di Indonesia dan pemasarannya secara umum sudah mulai dilakukan sejak tahun 2006. BBN yang digunakan dan dipasarkan tersebut adalah campuran 5% bio-diesel dengan 95% minyak solar, disebut B5, serta campuran 5% bio-etanol dengan 95% premium, disebut E5. Nama dagang campuran bahan bakar tersebut adalah Bio-solar (B5) dan Bio-premium (E5).
Enteromorpna dan Gracilaria, sebagai salad rumput laut atau sumber potensial karagenan yang dibutuhkan oleh industri gel. Sargassum dan Chlorela yang telah dimanfaatkan sebagai adsorben logam berat. Osmundaria, Hypnea, dan
Gelidium juga telah dimanfaatkan sebagai sumber senyawa bioaktif.
Laminariales atau Kelp dan Sargassum Muticum yang mengandung senyawa alginat dan berguna dalam industri farmasi.
Secara umum dikenal dua jenis ganggang yaitu ganggang makro dan ganggang mikro. Ganggang makro adalah organisme dengan ukuran yang lebih besar. Ganggang makro memiliki kandungan karbohidrat (polisakarida) yang tinggi sebagai salah satu komponen selnya. Habitat hidup ganggang makro umumnya adalah di laut. Sebaliknya ganggang mikro adalah sel ganggang yang berukuran sangat kecil dalam skala m dan habitat hidup ganggang ini adalah di darat maupun di laut. Gangang mikro memiliki kandungan lipid yang tinggi, dan lipid (lemak atau minyak) dari ganggang mikro inilah yang akan diproses menjadi BBN. Perbandingan kandungan minyak dari beberapa jenis tumbuhan penghasil BBN telah banyak diteliti. Menurut SBRC (2008), tanaman jarak pagar memiliki kandungan minyak 30-35% berat kering dengan produktivitas 600 L/ha, sawit memiliki kandungan minyak 25-30% berat kering dengan produktivitas 5.830 L/ha dan ganggang mikro memiliki kandungan minyak 35-80% berat kering dengan produktivitas 58.000-136.900 L/ha.
1.2 Kerangka Pemikiran
Bahan bakar minyak atau dikenal dengan BBM merupakan salah satu bahan pokok untuk kehidupan manusia. BBM termasuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (non renewable). Masyarakat Indonesia selama ini mempunyai ketergantungan terhadap minyak bumi, sehingga menjamin pasokan energi dalam negeri merupakan salah satu fokus pemikiran pemerintah Indonesia sekarang ini. Diperlukan banyak objek kajian mengenai sumber-sumber hayati yang dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif penghasil BBN, sebagaimana Indonesia dikenal sebagai pusat keanekaragaman hayati dunia yang sangat kaya akan energi biomasa sebagai energi terbarukan (renewable). BBN dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman yang dikenal sebagai BBN generasi pertama atau secara tidak langsung dari limbah. BBN generasi pertama adalah bahan bakar yang terbuat dari gula, minyak sayur atau lemak hewan dengan menggunakan teknologi konvensional. BBN generasi kedua adalah sejumlah tanaman yang tidak digunakan untuk konsumsi manusia dan hewan, diantaranya adalah limbah industri, komersial, domestik, atau pertanian. BBN generasi kedua yang sedang dikembangkan adalah biohidrogen dan biometanol. Sumber energi alternatif lain yang sekarang intensif diteliti di Indonesia adalah BBN yang berasal dari organisme renik yaitu ganggang mikro yang dikenal dengan BBN generasi ketiga.
1.3 Perumusan Masalah
Masalah yang berkenaan dengan energi nasional antara lain adalah adanya kecenderungan konsumsi energi fosil yang semakin meningkat. Peningkatan permintaan akan bahan bakar fosil tersebut tidak diimbangi dengan persediaan sumber-sumber bahan bakar tersebut di alam, yang semakin lama akan semakin berkurang karena bahan bakar fosil adalah salah satu sumber energi yang tidak dapat diperbaharui (non renewable). Masalah tersebut ditambah dengan adanya kecenderungan harga minyak dunia yang tidak menentu, pada 23 Desember 2008, harga minyak jenis West Texas Intermediate (WTI) berada di posisi terendah sejak krisis keuangan global yaitu 30.28 dollar AS per barel, sedangkan pada 2009 minyak diperdagangkan antara 35 dan 73 dollar AS per barel. Energi Mix yang masih timpang yang disebabkan oleh penggunaan minyak bumi yang terlalu dominan mengakibatkan beban nasional semakin berat. Oleh karena itu diperlukan eksplorasi sumber-sumber hayati di Indonesia yang berpotensi sebagai sumber energi alternatif. Salah satu sumber energi alternatif yang intensif diteliti sekarang ini adalah ganggang mikro.
1.4 Tujuan penelitian
1. Mengisolasi dan menseleksi ganggang mikro yang potensial sebagai penghasil bahan bakar nabati
2. Menguji pertumbuhan ganggang mikro berdasarkan optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, salinitas dan pH terhadap kondisi media biakan dan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan
3. Mengidentifikasi karakteristik morfologi dan lipid ganggang mikro hasil seleksi
1.5 Keluaran yang diharapkan
1. Mendapatkan isolat ganggang mikro hasil seleksi yang potensial sebagai penghasil bahan bakar nabati
2. Mendapatkan produksi total lipid tertinggi hasil optimasi nitrogen dan fosfor, salinitas dan pH terbaik terhadap kondisi media biakan dan kadar gula total tertinggi yang dihasilkan pada pertumbuhan ganggang mikro 3. Mendapatkan koleksi ganggang mikro yang berbeda hasil identifikasi 1.6 Hipotesis penelitian
1. Terdapat isolat gangang mikro yang memiliki potensi sebagai penghasil bahan bakar nabati
2. Terdapat perbedaan hasil optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, perbedaan hasil kombinasi salinitas dan pH terhadap kondisi media biakan dan perbedaan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ganggang Mikro
Ganggang termasuk golongan tumbuhan berklorofil yang meliputi bermacam-macam organisme, dari luar ganggang mikro sering telah menampakkan suatu perbedaan, sehingga terlihat menyerupai kormus tumbuhan tinggi, akan tetapi dari segi anatomi sel-selnya belum menunjukkan perbedaan (yang mendalam). Ganggang berukuran sangat beragam dari yang berukuran sangat kecil dalam skala m sampai beberapa meter panjangnya. Organisme ini mengandung klorofil serta pigmen-pigmen lain untuk melangsungkan proses fotosintesis. Hampir semua organisme yang tergolong dalam divisi ini hidup di dalam air, baik air tawar maupun air laut, atau setidak-tidaknya kehidupannya terikat pada tempat - tempat yang basah di darat (Tjitrosoepomo, 2005).
Ganggang adalah tumbuhan talus (Thallophyta). Secara umum ada beberapa divisi ganggang utama yang dikenal di dunia yaitu:
a. Divisi Chlorophyta
Klas :Chlorophyceae
Ordo :Volvocales, Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales, Ulotrichales, Sphaeropleales, Chaetophorales, Trentepohliales,
Oedogoniales, Ulvales, Cladophorales, Acrosiphoniales, Caulerpales,
Siphonocladales, Dasycladales, dan Zygnematales
Chlorophyta berukuran antara 3 – 30 m, memiliki alat gerak (flagela) dan motil kecuali selama fase reproduksi. Pada reproduksi aseksual, individu yang berenang bebas menjadi nonmotil karena flagela menghilang. Dalam beberapa kasus, sel-sel anak tidak membentuk flagela melainkan sel-sel terus saja memperbanyak diri. Masa sel yang terbentuk dinamakan stadia palmeloid. Stadia ini terdapat pada banyak ganggang sebagai fase perkembangan predominan (Pelczar dan Chan, 1986). Setiap sel mempunyai satu nukleus dan satu kloroplas besar yang berbentuk mangkuk. Spesies Chlorophyta yang bersel tunggal ada yang dapat berpindah tempat, tetapi ada pula yang menetap.
Chlorophyta atau yang lebih umum disebut ganggang hijau pada sel-selnya mempunyai kloroplas yang berwarna hijau dan mengandung selulosa, mengandung klorofil a dan b serta karotenoid. Chlorophyta pada kloroplasnya terdapat butiran padat yang disebut pirenoid yang berfungsi untuk pembentukan tepung dan minyak. Perkembangbiakannya secara aseksual dan seksual. Secara seksual dengan anisogami dan secara aseksual dengan zoospora dengan 3 - 4 flagela dan mempunyai 2 vakuola kontraktil yang berguna untuk memaksa kelebihan air keluar dari selnya. Suatu bintik mata merah (stigma) yang merupakan situs persepsi cahaya dan mengendalikan respon fototaktik (gerak menuju cahaya) ganggang ini (Tjitrosoepomo, 2005).
b. Divisi Chrysophyta
Klas :Chrysophyceae dan Bacillariophyceae
Ordo :Ochromonadales, Chrysamoebidales, Chrysocapsales, Chrysosphaerales, Phaeothamniales, Sarcinochrysidales,
Pedinellales, Dictyochales.
Sebagian besar Chrysophyta memiliki flagela, tetapi beberapa diantaranya ameboid oleh adanya perluasan pseudopodial protoplasmanya. Bentuk ameboid yang bugil ini dapat mengambil makanan berbentuk partikel dengan bantuan pseudopodia. Divisi Chlorophyta juga tercakup kokoid dan bentuk filamen yang nonmotil. Kebanyakan ganggang yang termasuk kedalam divisi ini adalah uniseluler, tetapi beberapa membentuk koloni. Ganggang ini memiliki warna khas krisofit yang disebabkan karena klorofilnya tertutup pigmen-pigmen berwarna coklat. Reproduksi Chlorophyta pada umumnya dengan cara pembelahan biner tetapi dapat juga secara seksual dengan isogami (Pelczar dan Chan, 1986).
makhluk hidup, kandungan silikon di kulit, tulang dan jaringan pengikat mencapai 0.01-0.04% (Angka dan Suhartono, 2000).
Diatom adalah autotrof, hanya yang tidak mempunyai zat warna yang bersifat heterotrof dan hidup sebagai saprofit. Diatom berkembangbiak dengan tiga cara yaitu dengan vegetatif melalui pembelahan sel, vegetatif melalui auksospora (zigot) dan secara generatif melalui oogami. Diatom mendominasi fitoplakton dalam lautan serta perairan air tawar. Lapisan-lapisan tanah yang banyak mengandung sisa-sisa diatom dinamakan tanah diatom (terra silicea). Diatom memiliki anggota sekitar 100.000 spesies diseluruh dunia. Sel-sel diatom menyimpan karbon dalam berbagai bentuk. Diatom menyimpan karbon dalam bentuk minyak alamiah atau sebagai polimer karbohidrat yang dikenal sebagai
chrysolaminarin. Beberapa spesies lain kaya akan minyak (Tjitrosoepomo, 2005). c. Divisi Rhodophyta
Klas :Bangiophycidae
Ordo :Porphyridiales, Compsopogonales, dan Bangiales.
Rhodophyta berwarna merah sampai ungu. Kromatofora berbentuk cakram atau suatu lembaran, mengandung klorofil-a dan karotenoid, tetapi warna ini tertutup oleh zat warna merah yang berfluoresen, yaitu fikoeritrin dan pada jenis-jenis tertentu terdapat fikosianin. Ganggang ini bersifat uniseluler, berfilamen dan ada yang membentuk struktur daun. Material utama pada ganggang merah adalah suatu polisakarida yang dinamakan tepung florida yang merupakan hasil polimerisasi dari glukosa, berbentuk bulat, tidak larut dalam air, dan seringkali berlapis-lapis. Tepung ini tidak terdapat pada kromatofora tetapi pada permukaannya. Selain tepung florida terdapat juga floridosida yaitu persenyawaan gliserin dan galaktosa serta minyak. Dinding sel dari ganggang merah ini juga terdiri atas dua lapis, di dalam terdiri atas selulosa dan dinding luar terdiri atas pektin yang berlendir. Habitat hidup ganggang merah adalah laut atau ekosistem payau (Atlas dan Bartha, 1981).
d. Divisi Cyanophyta
Klas :Cyanophyceae
Ordo :Chroococcales, Chamaesiphonales, dan Oscillatoriales
kadang-kadang berupa lendir, di tengah-tengah sel terdapat bagian yang tidak berwarna yang mengandung asam deoksi-ribonukleat dan asam ribonukleat. Sel-sel yang telah tua tampak vakuola. Ganggang ini tidak memiliki flagela sebagai alat geraknya. Umumnya gerakan ganggang ini karena adanya kontraksi tubuh dan dibantu dengan pembentukan lendir. Setelah pembelahan sel – sel tetap bergandengan dengan perantara lendir tadi, dan dengan demikian terbentuk kelompok-kelompok atau koloni. Sebagai zat makanan ditemukan glikogen dan butir-butir sianofisin (lipo-protein) (Tjitrosoepomo, 1994).
Hingga saat ini diperkirakan terdapat 2000 spesies Cyanophyta yang dapat ditemukan di berbagai habitat yang mengandung air, maupun di dalam tanah serta di bebatuan. Secara umum Cyanophyta lebih mendominasi pada habitat dengan kemasaman netral atau sedikit alkali. Ganggang ini hidup sebagai plakton dan bentos (Bold dan Wynne, 1985).
e. Divisi Euglenophyta
Klas :Euglenophyceae
Ordo :Eutreptiales, Euglenales, dan Heteronematales
Euglena merupakan bagian dari Chlorophyta karena adanya klorofil-a dan b dalam kloroplas, ganggang ini bersifat uniselular dan bergerak secara aktif dengan flagela. Sel euglena tidak kaku dan tidak memiliki dinding sel yang berisikan selulosa. Membran luar lentur dan dapat digerakkan. Beberapa spesies tertentu memiliki bintik mata merah yang jelas. Vakuola kontaktil dan fibril juga dijumpai dalam sel. Fotosintesis dilakukan di dalam kloroplas dan bersifat autotrofik fakultatif. Euglena tersebar luas di tanah maupun dalam air (Pelczar dan Chan, 1986).
f. Divisi Phaeophyta
Klas :Phaeophyceae
Ordo :Ectocarpales, Chordariales, Sporochnales, Desmarestiales, Cutleriales, Sphacelariales, Tilopteridales, Dictyotales,
Dictyosiphonales, Scytosiphonales, Laminariales, Fucales, dan
Durvillaeales.
Phaeophyta dalam kromatoforanya terkandung fikosantin. Sebagai hasil asimilasi dan sebagai zat makanan cadangannnya tidak pernah ditemukan zat tepung, tetapi sampai 50% dari berat keringnya terdiri atas minyak dan laminarin
Dinding selnya terdiri atas selulosa di bagian dalam dan bagian luar pektin. Sel-selnya hanya memiliki satu inti. Kebanyakan jenis ganggang ini hidup dalam air laut, sebagian lainnya di air tawar (Tjitrosoepomo, 1994).
2.1.1 Komposisi kimia sel ganggang mikro
[image:34.612.128.534.280.508.2]Komposisi kimia sel semua jenis ganggang umumnya terdiri dari protein, karbohidrat, lemak (fatty acids) atau lipid dan asam nukleat. Perbedaan komposisi lipid pada ganggang seringkali memperlihatkan sebagai hasil dari variasi pada lingkungan atau kondisi media biakan. Komposisi kimia ganggang dalam persen bobot kering disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia ganggang dalam persen bobot kering Ganggang
Komposisi kimia (% bobot kering)
Protein Karbohidrat Lemak Asam nukleat Scenedesmus obliquus Scenedesmus quadricauda Scenedesmus dimorphus Chlamydomonas rheinhardii Chlorella vulgaris Chlorella pyrenoidosa Spirogyra sp.
Dunaliella bioculata Dunaliella salina Euglena gracilis Prymnesium parvum Tetraselmis maculata Porphyridium cruentum Spirulina platensis Spirulina maxima Synechoccus sp. Anabaena cylindrica 50-56 47 8-18 48 51-58 57 6-20 49 57 39-61 28-45 52 28-39 46-63 60-71 63 43-56 10-17 - 21-52 17 12-17 26 33-64 4 32 14-18 25-33 15 40-57 8-14 13-16 15 25-30 12-14 1.9 16-40 21 14-22 2 11-21 8 6 14-20 22-38 3 9-14 4–9 6-7 11 4-7 3-6 - - - 4-5 - - - - - 1-2 - - 2-5 3-4.5 5 -
Sumber : Becker (1994)
Lemak merupakan unsur terbanyak ketiga yang terdapat di dalam organisme hidup. Lemak terdapat pada sel-sel organ vegetatif tumbuhan di dalam protoplasma. Lemak adalah salah satu bentuk lipid yang merupakan bentuk simpanan dari karbon, hidrogen dan oksigen. Angka dan Suhartono (2000), menemukan bahwa pada ganggang hijau biru Spirulina kaya akan asam lemak tak jenuh. Salah satu jenis yang utama adalah asam linolenat yang mencapai 20% dari total lipid. Jenis gula yang menyusun karbohidrat Spirulina
lipid, 0.32% adalah nitrogen dan selebihnya adalah glukosa, galaktosa, xylosa dan arabinosa. Ganggang adalah tumbuhan yang dapat berfotosintesis. Gula merupakan karbohidrat paling sederhana yang dihasilkan dari fotosintesis.
Total sel yang mengandung lemak (fatty acids) pada diatom dipelajari berada pada jumlah yang cukup pada total sel lipid yaitu 1.6-52.4 pg sel-1 dan 898 pg sel -1 pada Coscinodiscus sp. Pada lemak jenuh diperoleh 16-37% dari total lemak (fatty acids) (Dunstan et al., 1993). Kandungan lipid ganggang mikro dipengaruhi oleh keadaan lingkungan fisiknya. Menurut Khotimchenko dan Yakovleva (2004), rasio kandungan dan struktur lipid ganggang merah
Tichocarpus crinitus sangat dipengaruhi oleh kondisi cahaya. T. crinitus memiliki kandungan lipid yang melimpah pada kondisi intensitas cahaya yang tinggi. Lipid pada jenis ganggang ini terdiri atas glikolipid, phospolipid dan lipid. Glikolipid mencapai 58 - 63% dari total lipid dan terdiri dari monogalactosyldiacylglycerol
(MGDG), digalactosyldiacylglycerol (DGDG) dan sulfoquinovosyldiacylglycerol
(SQDG). Phospolipid utama pada T. crinitus adalah phosphatidylcholine (PC) dan phosphatidylglycerol (PG), sedangkan Lipid terdiri dari triacylglycerols (TG). Kandungan total lipid pada berbagai kelas ganggang disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Kandungan total lipid pada berbagai kelas ganggang
Klas ganggang Total lipid (%biomasa)
Kandungan total lipid
Hidrokarbon (% biomasa) Neutral
lipid
Glycolipid Phospholipid
Chlorophyceae 1-70 21-66 6-62 17-53 0.03-1.0
Chrysophyceae 12-72 - - - -
Rhodophyceae - 41-58 42-59 - -
Cyanophyceae 2-23 11-68 12-41 16-50 0.005-0.6
Euglenophyceae 17 - - - -
Bacillariophyceae 1-39 14-60 13-44 10-47 0.2-0.7
Sumber : Borowitzka dan Borowitzka (1988)
mengakumulasi hingga 40% gliserol dari total biomasa. Pada kultur media terbuka menunjukkan rata-rata produksi Dunaliella spp. sekitar 4.5 g gliserol m-2 d-1 dapat ditemukan pada media dengan salinitas 3.5 M. Kandungan gliserol yang lebih tinggi dapat ditemukan pada kultur media dengan tingkat salinitas yang lebih rendah.
Hidrokarbon merupakan senyawa dasar pembentuk bahan bakar. Sejumlah kecil hidrokarbon terdeteksi sebanyak (0.3- 10% dari total lipid), yang didominasi n-C 21:5 dan n-C 21:6 pada semua spesies ganggang kecuali pada
Haslea ostrearia, dan Rhizosolenia setigera dimana C25 dan C 30 tersedia dalam jumlah yang melimpah (Dunstan et al., 1993).
2.1.2 Pendekatan Identifikasi Ganggang Mikro
Pendekatan identifikasi ganggang mikro dilakukan dengan mengacu pada Bold dan Wynne (1985) dalam “Introduction to The Algae Structure and Reproduction”. Identifikasi ganggang mikro yang utama didasarkan pada karakteristik morfologi serta sifat-sifat selular seperti: sifat pigmen fotosintetik; struktur sel dan flagela yang dibentuk oleh sel-sel yang bergerak, serta lipid sebagai bahan cadangan organik yang dihasilkan sel.
1. Karakteristik morfologi
2. Sistem pigmen
Pigmen terdapat dalam kloroplas. Kloroplas di dalam sel letaknya mengikuti bentuk dinding sel (parietal). Kloroplas kerap berisi masa protein cadangan, yang disebut pirenoid.
Tubuh ganggang terdapat zat warna (pigmen), yaitu: - Fikosianin : warna biru
- Klorofil : warna hijau - Fikosantin : warna coklat - Fikoeritrin : warna merah - Karoten : warna keemasan - Xantofil : warna kuning
3. Sifat bahan cadangan
Cadangan makanan ganggang umumnya merupakan amilum yang tersusun sebagai rantai glukosa tidak bercabang yaitu amilosa dan rantai yang bercabang amilopektin. Seringkali amilum tersebut terbentuk dalam granula bersama dengan badan protein dalam plastida disebut pirenoid. Pirenoid umumnya diliputi oleh butiran-butiran pati, pirenoid ini berasal dari hasil asimilasi berupa tepung dan lemak (lipid) tetapi beberapa jenis tidak mempunyai pirenoid.
4. Struktur sel dan Flagela
Struktur tubuh ganggang sangat bervariasi. Beberapa spesies yang bersel tunggal dapat bergerak atas kekuatan sendiri (motil), sedangkan sebagian lagi non motil. Koloni ganggang dapat berupa benang-benang (filamen). Koloni yang tidak membentuk filamen biasanya merupakan kumpulan sel berbentuk bundar atau pipih tanpa alat lekat (holdfast).
Dua tipe pergerakan fototaksis pada gangang yaitu: a. Pergerakan dengan flagela
Pada umumnya sel ganggang dijumpai adanya flagela. Flagela dihubungkan dengan struktur yang sangat luas disebut aparatus neuromotor, merupakan granula pada pangkal dari tiap flagela disebut blepharoplas. Flagela tersebut dikelilingi oleh selubung plasma.
b. Pergerakan dengan sekresi lendir
oleh modifikasi khusus gerak ameboid. Gerakan ditimbulkan oleh arus sitoplasmik yang terarah di dalam kanal rafe, yang mendorong sel diatas substrat (Stanier et al., 1982).
[image:38.612.131.506.207.544.2]Berdasarkan uraian diatas maka divisi taksonomi ganggang utama berdasarkan sifat-sifat seluler disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Divisi taksonomi ganggang utama berdasarkan sifat-sifat seluler
Nama Umum (Divisi) Sistem pigmen Sifat Bahan Cadangan
Struktur Sel dan Flagela Ganggang Hijau (Chlorophyta) Klorofil; karoten; xantofil
Pati, minyak Kebanyakan non motil (kecuali satu ordo), tetapi beberapa sel reproduktif dapat berflagela Ganggang Keemasan
dan Diatom (Chrysophyta)
Karoten Karbohidrat seperti
pati; minyak
Flagela: 1 atau 2 sama atau tidak sama; pada beberapa permukaannya tertutup oleh sisik-sisik khas Ganggang Merah (Rhodophyta) Fikoeritrin; karoten dan xantofil Pati floridean (seperti glikogen)
Nonmotil; agar dan keragen dalam dinding sel Ganggang Hijau Biru
(Cyanophyta)
Fikosianin; fikoeritrin
Glikogen dan minyak
Nonmotil; selulosa dan pektin dalam dinding sel Euglenoid
(Euglenophyta)
Klorofil; karoten; xantofil
Karbohidrat seperti pati; minyak
Flagela: 1, 2, atau 3 yang sama, agak apikal ; ada
kerongkongan ; tidak ada dinding sel tetapi mempunyai pelikel elastik
Ganggang Coklat (Phaeophyta)
Fikosantin Laminarin dan lipid Flagela: 2 lateral, tak sama; asam alginat dalam dinding sel
2.2 Fisiologis Ganggang Mikro
Secara umum komunitas ganggang baik di perairan maupun darat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang ada seperti intensitas cahaya, suhu, salinitas, pH, konsentrasi zat hara organik dan anorganik.
2.2.1 Intensitas Cahaya dan Suhu
Ganggang adalah organisme photoautotropik atau phototropik. Cahaya menjadi faktor pembatas fotosintesis pada intensitas yang rendah. Pada keadaan ini laju dari keseluruhan fotosintesis ditentukan oleh laju suplai energi cahaya. Laju difusi CO2 ke dalam sel juga dapat mengontrol laju fotosintesis secara keseluruhan. Keadaan jenuh cahaya kemungkinan dicapai karena CO2 menjadi faktor pembatas. Jika intensitas cahaya atau konsentrasi CO2 menjadi faktor pembatas fotosintesis, maka suhu akan sangat kecil pengaruhnya. Laju fotosintesis baru bersifat tanggap terhadap suhu pada keadaan dimana cahaya bukan merupakan faktor pembatas. Nilai maksimum kecepatan proses fotosintesis terjadi pada kisaran suhu 25-400C (Reynolds, 1990). Ganggang memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya menjadi lebih bervariasi.
Laju pertumbuhan Chaetoceros gracilis naik pada intensitas penyinaran 500-10.000 klux. Skeletonema costatum banyak dipengaruhi oleh periode penyinaran dengan 10-12 jam gelap merupakan periode penyinaran yang optimum untuk pertumbuhannya. Sehingga dengan peningkatan intensitas sinar dari 500-12.000 klux dapat meningkatkan pertumbuhan jenis ganggang ini, akan tetapi akan menurun jika intensitas melebihi 12.000 klux. Intensitas sinar sebesar 4000-5000 klux merupakan kisaran intensitas sinar optimal untuk pembentukan auksospora diatom (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995).
Menurut Borowitzka dan Borowitzka (1988), Dunaliella spp. memiliki toleransi yang tinggi terhadap suhu. Hal ini dimungkinkan oleh adanya dinding sel yang terdiri atas protein. Pada suhu diatas 400C Dunaliella tertiolecta mulai mengeluarkan gliserol pada komponen plasma membran sebagai bentuk penyesuaian terhadap perubahan lingkungan.
Setiap jenis ganggang membutuhkan cahaya dan suhu tertentu untuk pertumbuhan maksimumnya. Welch (1980), menyatakan bahwa diatom akan mendominasi perairan pada saat intensitas cahaya tinggi dan suhu rendah.
sedangkan Cyanophyta akan mendominasi perairan apabila intensitas cahaya rendah dan suhu tinggi.
2.2.2 Salinitas dan pH
Salinitas dan pH merupakan parameter oseanografi yang penting. Salinitas adalah salah satu faktor yang berpengaruh terhadap organisme air dalam mempertahankan tekanan osmotik dalam protoplasma dengan air sebagai lingkungan hidupnya. Menurut Isnansetyo dan Kurniastuty (1995), ganggang Phaeodactylum sp. bertoleransi terhadap kadar garam 20-700/00 dan mengalami pertumbuhan optimal pada kisaran salinitas 350/00. Chaetoceros sp. memiliki kisaran salinitas sangat tinggi yaitu 6-500/00, dengan kisaran salinitas 17-250/00 sebagai salinitas optimum untuk pertumbuhannya. Sedangkan pada
Skletonema costatum salinitas yang optimal untuk pembentukan auksospora adalah 20-350/00. Menurut Takagi et al. (2005), penambahan 0,5 M NaCl selama kultivasi ganggang mikro laut Dunaliella memberikan peningkatan pertumbuhan dan kandungan lipid.
2.2.3 Unsur Hara
Unsur hara anorganik utama yang dibutuhkan ganggang mikro untuk tumbuh dan berproduksi adalah N dan P. Gas nitrogen, nitrat, nitrit, ammonium, dan bentuk nitrogen organik adalah bentuk nitrogen dalam air (Boyd, 1992). Gas nitrogen (N2) tidak dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik dan harus mengalami fiksasi terlebih dahulu menjadi ammonia (NH3), ammonium (NH4+) dan nitrat (NO3-). Namun beberapa jenis Cyanophyta dapat memanfaatkan gas N2 secara lansung dari udara (Effendi, 2003).
Unsur hara nitrogen yang dibutuhkan ganggang dalam pertumbuhannya adalah nitrogen dalam bentuk nitrat (NO3-) (Nybakken, 1993). Ditambahkan oleh Mulyadi (1999), bahwa ketersediaan nitrat dalam media akan mempengaruhi kecepatan serap ammonium oleh ganggang Dunaliella tertiolecta. Pemanfaatan ammonium meningkat seiring dengan semakin berkurangnya kandungan nitrat dalam media hidupnya. Kecepatan serap ganggang hijau ini bervariasi antara 0,041 - 0,085 mg/l. Kebutuhan akan hara anorganik mikro seperti Si juga telah dipelajari pada diatom. Diatom dan Silicoflagellata membutuhkan silikat (SiO2) dalam jumlah yang cukup. Rata-rata nitrogen yang dibutuhkan oleh banyak ganggang dalah diantara 5-10% dari berat kering atau 5-50 mM (Becker, 1994).
Fosfor merupakan unsur esensial bagi pertumbuhan ganggang, sehingga menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan ganggang akuatik. Fosfor ditemukan dalam bentuk senyawa anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik yang berupa partikulat di perairan. Ortofosfat merupakan produk ionisasi dari asam ortofosfat yang paling sederhana dan dapat dimanfaatkan secara langsung oleh ganggang (Boyd, 1992). Ganggang tidak dapat memanfaatkan fosfor yang berikatan dengan ion besi dan kalsium pada kondisi aerob karena bersifat mengendap (Jeffries dan Mills, 1996).
Menurut Musa (1992), perairan dengan kandungan fosfat rendah 0.00-0.02 ppm akan didominasi oleh diatom, pada 0.00-0.02-0.05 ppm didominasi oleh
Chlorophyta dan pada konsentrasi tinggi yaitu > 0.10 ppm akan didominasi oleh
o m 2 t 2 s r G G p b t p p d y a k organik han melengkapi 2.3 Baha Menu World Energ tahun 1977 Indonesia s 2004, produ sudah berad ribu barel/ha Gambar 1.
Gambar 1 Menu pasokan en berkelanjuta tentang keb peranan BB pada tahun dan bioetano yang berasa atau biomas kini adalah P rod uk s i ( ri bu b a rel p e r h a ri ) nya dibutuh daur hidup g
an Bakar Na
urut publika
rgy (2005), , dengan ra setelah itu ti uksi minyak da di bawah ari. Grafik pr
Produksi da urut Apriy nergi dalam an, telah dite bijakan energ
N (biofuel) d 2025. BBN ol. Secara il al dari ekstr sa. Penger bahan baka
hkan dalam ganggang (N
abati (BBN)
asi British P bahwa prod ata-rata seb idak pernah Indonesia h konsumsi B roduksi dan
an konsumsi yantono (2 m negeri d erbitkan Pera gi nasional, dalam konsu yang layak miah, biodie raksi minyak rtian biodies ar mesin die
jumlah ke Nybakken, 1 ) Petroleum ( duksi minyak besar 1685 h lagi menca hanya sebes BBM Indone konsumsi m minyak Indo 006), dalam an untuk m aturan Presi
dalam Pera umsi energi
dikembang esel adalah b k nabati yan sel dalam ke
esel yang t
Tahun
ecil tetapi h 993).
BP) dalam k tertinggi I
ribu barel/h apai angka sar 1126 rib esia yang jum minyak di Ind
(BP,
onesia m rangka mendukung iden (Per Pr aturan Pres nasional dita kan di Indon bahan bakar ng terbuat da
erangka ind erdiri atas e
harus dipen Statistical ndonesia te hari. Produk
tersebut. P bu barel/hari mlahnya seb donesia disa 2005) menjamin pembangu res) No. 5 T siden terseb argetkan leb nesia adalah r substitusi s ari sumberd dustri/ kome ester alkil a
lemak. Sedangkan bioetanol adalah bahan bakar substitusi bensin (gasolin) yang berasal dari pengolahan (fermentasi dan hidrolisis) glukosa atau karbohidrat (Wahyudi, 2006).
Sebagai Negara agraris di kawasan tropis, ada banyak jenis sumber bahan baku nabati yang dapat diolah menjadi BBN (biofuel) yang beberapa diantaranya sudah dimanfaatkan sebagai sumber lipid atau minyak untuk keperluan komersial, seperti minyak sawit, minyak kelapa dan tebu. Sementara sebagian lainnya belum termanfaatkan secara optimal seperti ganggang mikro. Terdapat beberapa kelebihan pemanfaatan ganggang mikro sebagai sumber BBN dibandingkan sumber lainnya. Komoditas ini juga memiliki potensi lain seperti menjadi bahan pangan, pakan ternak dan berguna untuk berbagai industri pengolahan. Ada beberapa cara ekstraksi minyak nabati yang berasal dari ganggang mikro menurut Oilgae (2006), diantaranya adalah 1) Pengepresan (Expeller/Press) yaitu penggunaan alat pengepres untuk mengekstraksi minyak yang terkandung dalam ganggang, ganggang yang sudah siap panen dipanaskan dahulu untuk menghilangkan air yang masih terkandung di dalamnya, dengan menggunakan alat pengepres ini dapat diekstrasi sekitar 70 - 75% minyak yang terkandung dalam ganggang. 2) Chemical solvent oil extraction yaitu penggunaan pelarut kimia. Minyak dari ganggang dapat diambil dengan menggunakan larutan kimia, misalnya dengan menggunakan, eter, hexana, atau metanol. 3) Supercritical Fluid Extraction yaitu penggunaan CO2, CO2 dicairkan dibawah tekanan normal kemudian dipanaskan sampai mencapai titik kesetimbangan antara fase cair dan gas. Pencairan fluida inilah yang bertindak sebagai larutan yang akan mengekstraksi minyak dari ganggang. Metode ini dapat mengekstraksi hampir 100% minyak yang terkandung dalam ganggang. Namun begitu, metode ini memerlukan peralatan khusus untuk penahanan tekanan.
3 METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Tanah Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas Pertanian IPB dan Indonesian Center for Biotechnology and Biodiversity (ICBB) Cilubang Nagrak Situgede Kabupaten Bogor. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Desember 2008 sampai dengan Juli 2009.
3.2 Bahan dan Alat
[image:44.612.127.503.423.671.2]Bahan yang digunakan adalah sampel ganggang mikro air tawar dan tanah yang berasal dari berbagai lokasi dan ekosistem di Jawa Barat dan Jawa Tengah serta beberapa jenis bahan kimia. Media yang digunakan sebagai media tumbuh ganggang mikro adalah media M4 (media NORO) dan media MJ (media Jorgensen) sebagai media standar (Takagi et al., 2005). Media ini akan digunakan pada tahapan isolasi dan kultivasi ganggang mikro. Komposisi media standar disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Komposisi media standar
Media M4 Komposisi
(g/L) Media MJ
Komposisi (g/L)
NaNO3
K2HPO4
MgSO4.7H2O
CaCl2.2H2O
Ctric Acid
Fe-ammonium citrate EDTA
Na2CO3
Trace Metal.
Komposisi Trace Metal
H3BO3
MnCl2.4H2O
Zn.SO4.7H2O
Na2Mo.O4.2H2O
CuSO4.5H2O
CO(NO3)2.6H2O
1.5 0,04 0.075 0.036 0.06 0.06 0.001 0.02 0.01 2.86 1.81 0.222 0.39 0.079 0.049 NaNO3
K2HPO4
Vit B 12 Na2SiO3.5H2O
EDTA Trace Metal I Trace Metal II
Komposisi Trace Metal I NaCl
KNO3
NaH2PO4.2H2O
NaHCO3
Komposisi Trace Metal II
Na2EDTA.2H2O
FeCl3.6H2O
CuSO4.7H2O
ZnSO4.7H2O
CoCl2.6H2O MnCl2.4H2O
Na2MoO4
1.5 0.04 0.001 0.454 0.05 0.001 0.01 0.58 1 0.166 0.5 4.1 0.932 10.5 20.2 3.4 0.73 0.20 Keterangan : Media M4 modifikasi media NORO
Alat yang digunakan adalah erlenmeyer, autoklaf, shaker, laminar flow, sentrifuse, spektrofotometer (spektronik 20) dan mikroskop flouresence.
3.3 Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian ini disajikan pada bagan alir Gambar 2.
[image:45.612.140.516.183.640.2]
Keterangan: - - - adalah objek kajian Gambar 2 Bagan alir penelitian
Produksi total lipid Isolasi dan seleksi
ganggang mikro 28 Isolat Pengambilan sampel
ganggang mikro di Jawa Barat dan Jawa Tengah
Potensi ganggang mikro
Identifikasi ganggang mikro
Bahan Bakar Nabati (BBN) Optimasi pertumbuhan
ganggang mikro Analisis pengaruh
salinitas dan pH
Analisis kadar gula total Kultivasi
Ganggang Mikro 4 Isolat
3.3.1 Pengambilan Sampel
Pengambilan sampel dilakukan pada berbagai lokasi dan ekosistem di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Lokasi mewakili ekosistem dengan keragaman yang tinggi yaitu ekosistem Kawah Vulkan (Bledug Kuwu), bendungan besar yaitu waduk Sempor, Kebumen Jawa Tengah, kolam dan sawah yang diperkirakan merupakan habitat hidup ganggang mikro. Deskripsi lokasi pengambilan sampel ganggang mikro disajikan pada Lampiran 1.
3.3.2 Tahapan Isolasi dan Seleksi Ganggang Mikro
Tahapan isolasi dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan sampel ganggang mikro yang akan digunakan pada tahapan kultivasi. Tahapan isolasi dilakukan dengan pemurnian biakan pada pengenceran bertingkat. Dari tahapan isolasi kemudian ganggang mikro diseleksi untuk selanjutnya akan dikultivasi pada berbagai volume media biakan.
Tahapan isolasi diawali dengan pemurnian sampel ganggang mikro pada pengenceran bertingkat kemudian seluruh sampel ganggang mikro diisolasi sebanyak 0,25 ml ke dalam erlenmeyer berisi 5 ml volume media M4 dan Mj. Isolat diinkubasi pada 27 ± 20C dibawah cahaya dengan intensitas 1.2 ± 0.5 klux dengan 12:12 jam fotoperiode. Setelah tahapan isolasi dilakukan tahapan seleksi ganggang mikro berdasarkan kecepatan tumbuh, kondisi pertumbuhan, dan keanekaragaman pigmennya. Isolat ganggang mikro yang terseleksi disimpan pada agar miring sebagai stok serta pada gliserol 20%, dan diletakkan didalam freezer.
3.3.3 Tahapan Kultivasi
3.3.4 Tahapan Optimasi Pertumbuhan ganggang mikro
Tahapan optimasi pertumbuhan dilakukan dengan menguji pertumbuhan ganggang mikro berdasarkan optimasi nitrogen dan fosfor terhadap produksi total lipid, salinitas dan pH terhadap media biakan dan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan
3.3.4.1 Optimasi Nitrogen dan Fosfor
[image:47.612.132.511.511.677.2]Optimasi nitrogen dan fosfor dilakukan untuk mengetahui produksi biomasa, dan produksi total lipid ganggang mikro setelah 30 hari masa inkubasi. Sedangkan laju pertumbuhan ganggang mikro diukur selama masa inkubasi. Proses optimasi diawali dengan menumbuhkan kultur biakan ganggang sebanyak 10 ml kedalam media dengan volume 500 ml dengan dua sumber nitrogen dan fosfor pada berbagai konsentrasi. Biakan diinkubasi pada 27 ± 20C dibawah cahaya dengan intensitas 1.2 ± 0.5 klux dengan 12:12 jam fotoperiode. Pada beberapa spesies ganggang mikro, laju pertumbuhan diatur dengan memodifikasikan nitrogen dan fosfor (Lambardi dan Wangersky, 1991). KNO3 dan Urea (CO (NH2)2) merupakan hara yang digunakan sebagai sumber nitrogen. Sebagaimana yang dideskripsikan oleh Change dan Page (1995), laju pertumbuhan ganggang tertinggi dengan NO3-, sedang dengan NH4+ dan yang paling rendah dengan Urea. Sumber fosfor ditambahkan dengan menggunakan KH2PO4 dan TSP (Ca(H2PO4)2). Komposisi sumber nitrogen dan fosfor pada berbagai konsentrasi disajikan pada Lampiran 2. Sumber dan konsentrasi nitrogen dan fosfor disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5 Sumber dan konsentrasi nitrogen dan fosfor
Konsentrasi
Sumber
Nitrogen Fosfor
KNO3 dan Urea (CO (NH2)2) KH2PO4 dan TSP (Ca(H2PO4)2)
Standar 20 mM 0.2 mM
N1 10 mM 0.2 mM
N2 30 mM 0.2 mM
N3 40 mM 0.2 mM
P1 0.1 mM 20 mM
P2 0.5 mM 20 mM
P3 1.0 mM 20 mM
3.3.4.2 Produksi Total Lipid
Setelah 30 hari masa inkubasi, biakan ganggang mikro kemudian diukur produksi biomasa dan produksi total lipidnya dengan ketetapan biakan ganggang mikro telah mencapai kerapatan sel (OD) 0.2 atau lebih pada akhir masa inkubasi. OD diukur pada panjang gelombang ( ) 680 nm dengan spektofotometer (Lee et al., 1998).
Pengukuran produksi total lipid dilakukan dengan proses ekstraksi. Proses ekstraksi lipid ganggang mikro dilakukan dengan metode chemical solvent oil extraction (Bligh dan Dyer, 1959), yaitu dengan menggunakan bahan kimia sebagai pelarut. Pelarut kimia yang digunakan adalah metanol dan chloroform dengan tahapan : tabung ditimbang dan dicatat berat tabung reaksi kosong; dimasukkan perlakuan ganggang, disentrifuse 3500 rpm selama 10 menit; dibuang supernatan lalu disimpan dalam oven selama 1 malam hingga kering (800C); biomasa ganggang mikro yang telah kering ditambahkan dengan 4 ml aquadest bebas ion; ditambahkan metanol 10 ml dan chloroform sebanyak 5 ml; dishaker kembali selama 1 malam; kemudian ditambahkan kembali aquadest bebas ion 5ml + 5 ml chloroform; sentrifuse 3500 rpm selama 10 menit; diambil endapan lipid yang mengendap selanjutnya diletakkan di dalam tabung reaksi dan dipanaskan untuk menghilangkan campuran larutan kimia yang ditambahkan sebelumnya.
Perhitungan % total lipid ganggang mikro adalah:
Keterangan: Lw = Berat Lipid (g) Bw = Berat biomasa (g)
3.3.4.3 Analisis Pengaruh Salinitas dan pH
Analisis pengaruh salinitas dan pH dilakukan untuk mengetahui kondisi media biakan yang sesuai terhadap salinitas dan pH bagi pertumbuhan sel ganggang mikro melalui pengukuran rapat optis (OD) yang diukur setelah 30 hari masa inkubasi. Masing-masing perlakuan di ulang 3x. Kombinasi perlakuan faktorial 3 x 3 dari 3 taraf salinitas dan 3 taraf pH disajikan pada Tabel 6.
Lw
Tabel 6 Kombinasi perlakuan faktorial 3 x 3 dari tiga taraf salinitas dan tiga taraf pH
Salinitas (mol/L) Nacl
pH
5.0 (B1) 7.0 (B2) 9.0 (B3)
0.2 (A1) A1B1 A1B2 A1B3
0.4 (A2) A2B1 A2B2 A2B3
0.6 (A3) A3B1 A3B2 A3B3
Steel dan Torrie (1981), memberikan model matematis untuk rancangan acak lengkap faktorial sebagai berikut:
Y ij = + αi + βj + (αβ) ij + εij dimana: Y ij = Respon
= Nilai Tengah Populasi
αi = Pengaruh dari faktor 1 (salinitas)
βj = Pengaruh dari faktor 2 (pH)
(αβ) ij = Pengaruh interaksi faktor Salinitas dan pH
εij = Pengaruh galat percobaan Instrumen statistik yang digunakan adalah SAS 9.1.
3.3.4.4 Analisis Kadar Gula Total
Ganggang adalah organisme yang dapat berfotosintesis. Gula merupakan senyawa organik kompleks pertama yang dibentuk tumbuhan sebagai hasil fotosintesis (Suradikusumah, 1989). Pengukuran kadar gula total dalam larutan media biakan pada ganggang mikro dilakukan dengan menggunakan Spektronik 20. Metode yang digunakan untuk menetapkan kadar gula total ganggang mikro dalam larutan media biakan adalah metode fenol sulfat (Halme et al., 1993). Prinsip metode ini adalah sampel yang mengandung gula (gula sederhana dan turunannya) bereaksi dengan fenol dan H2SO4 akan menghasilkan warna orange - kekuningan yang stabil.
Tahapan Pembuatan kurva standar
gelombang ( ) 490nm. Larutan blanko adalah 0.5 ml aquadest dicampur dengan 0.5 ml fenol 5% dan 2.5 ml H2SO4 5N.
Penetapan kadar gula ganggang mikro
Untuk penetapan kadar gula total dalam larutan media biakan, larutan isolat ganggang mikro harus berupa cairan yang jernih, jika ada endapan maka perlu dilakukan penyaringan untuk menghilangkan endapan. Larutan isolat ganggang mikro tanpa endapan diambil 1 ml, dicampur dengan 0.5 ml fenol 5% dan 2.5 ml H2SO4 5N dalam tabung reaksi, dikocok homogen, dan didamkan 10 menit. Serapan masing-masing kandungan gula pada ganggang mikro diukur dengan spektrofotometer pada 490nm. Berdasarkan pembacaan kurva standar glukosa pada 490 nm, diperoleh formula persamaan garis regresi linier yang merupakan hubungan antara konsentrasi larutan standar dengan absorbans dimana y = absorban dan x = konsentrasi.
3.3.5 Identifikasi Ganggang Mikro
Identifikasi dilakukan untuk mengetahui galur ganggang mikro spesifik yang digunakan selama proses penelitian. Identifikasi ganggang mikro yang utama didasarkan pada karakteristik morfologi umum serta sifat-sifat selular seperti: sifat pigmen fotosintetik; struktur sel dan flagela yang dibentuk oleh sel-sel yang bergerak, serta lipid sebagai bahan cadangan organik yang dihasilkan sel. Proses identifikasi dilakukan dengan mengacu pada Bold dan Wynne (1985).
Untuk mengetahui kandungan lipid sebagai bahan cadangan organik yang dihasilkan sel, proses identifikasi dilakukan dengan menggunakan mikroskop flouresence. Prinsip kerja mikroskop ini adalah intensitas cahaya yang tinggi sehingga sampel yang mengandung lipid yang telah diwarnai akan menghasilkan cahaya yang terpendar.
3.3.5.1 Tahapan identifikasi lipid ganggang mikro
Identifikasi ganggang mikro ditetapkan dengan menggunakan pewarnaan
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Isolasi dan Seleksi ganggang mikro
Tahapan isolasi diawali dengan mengisolasi 28 sampel ganggang mikro yang ditumbuhkan pada media M4 dan MJ. Setelah tahapan isolasi kemudian dilakukan tahapan seleksi yang ditentukan berdasarkan kecepatan tumbuh, kondisi pertumbuhan, dan keanekaragaman pigmennya selama masa inkubasi. Pada tahapan seleksi diperoleh empat isolat ganggang mikro yaitu ICBB 8970, ICBB 9013, ICBB 9070, ICBB 9065 yang selanjutnya digunakan pada tahapan kultivasi.
4.2 Kultivasi ganggang mikro
Kultivasi ganggang mikro ICBB 8970, ICBB 9013, ICBB 9070, ICBB 9065 dilakukan pada berbagai volume media bertingkat. Hasil kultivasi pada volume media tertinggi yaitu 250 ml kemudian digunakan pada tahapan optimasi.
4.3. Optimasi Nitrogen dan Fosfor dan Produksi Total Lipid
Ganggang membutuhkan berbagai unsur hara untuk pertumbuhannya, baik hara makro maupun mikro. Hara nitrogen dan fosfor merupakan unsur hara makro utama yang dibutuhkan untuk pertumbuhan ganggang mikro. Oleh karena itu maka objek optimasi hara dalam media biakan pada penelitian ini adalah nitrogen dan fosfor, sedangkan sumber hara mikro yang digunakan dalam media biakan merupakan hara-hara yang digunakan pada komposisi umum media standar.
4.3.1 Optimasi Nitrogen dan Fosfor
Gambar 3 Pengaruh optimasi nitrogen KNO3 dan fosfor KH2PO4 terhadap pertumbuhan ganggang mikro (a) ICBB 8970 (b) ICBB 9013 (c) ICBB 9070 (d) 9065
(a) (b) (c) (d) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
3 6 10 14 18
