KERAGAMAN DAN KARAKTERISASI MIKROALGA DARI
SUMBER AIR PANAS DI JAWA BARAT YANG BERPOTENSI
SEBAGAI SUMBER BIODISEL
GUNAWAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Keragaman dan Karakterisasi Mikroalga dari Sumber Air Panas di Jawa Barat yang Berpotensi sebagai Sumber Biodisel adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada pihak manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
ABSTRACT
GUNAWAN. Diversity and Characterization of The Potential Hot Spring Microalgae as Biofuel Producer in West Java. Supervised by MIFTAHUDIN, TATIK CHIKMAWATI and DWI SUSILANINGSIH.
Fossil fuel is now widely recognized as unsustainable fuel resources because of depleting supplies and the contribution of the fuel to the accumulation of carbon dioxide in the environment. Microalgae is a promising alternative source of energy for biodiesel production. This study explored, isolated and screenned the natural microalgae in West Java for lipid production. The objectives of the research were to obtain specific microalgae that were able to produce high lipid, and to determine a suitable culture technique for optimum growth and maximum lipid production. Microalgae were identified, isolated, selected and then grown on IMK medium at 27-29oC under continuous light irradiation for 24 hours. The microalgae were then selected for lipid content using Nile Red. The selected microalgae were then grown under the same medium and condition as previously followed by selection based on their growth rate. To find an appropriate medium for specific microalgae, the selected microalgae were then grown on various media such as BG11, Zarrouk, MBM, PHM and BBM media. When a medium was selected, it was then used as the medium for the nitrogen source and light intensity experiments. These selected microalgae from each location were cultured on the selected medium at different nitrogen concentration (0,5, 1 and 2 M) and different light intensities (35, 70 and 140 µmol photon/m2/sec). The result showed that microalgae from Ciwalini hot spring had the highest diversity index. The selected microalgae from Ciater, Cipanas, Ciwalini and Gunung Pancar hot spring waters were identified as Galdiera sp., Chlorococcumsp.,Synechococcussp., andChlorosarcinopsissp. respectively. In this research maximum growth rate was occurred at 2 M nitrogen concentration with 140 µmol photon/m2/sec light intensity. Lipid content of microalgae ranged from 7% - 30% depending on the growth condition. The highest lipid content 30% was produced by Chlorococcum sp. that was grown on medium with 0,5 M nitrogen concentration and under 70 µmol photon/m2/sec light intensity. Lipid productivity ranged from 0,02-0,20 g/l/day. The highest lipid productivity was produced by Chlorococcum sp . The present study showed that the growth and lipid productivity of microalgae were strongly depend on the nitrogen concentration of the media and light intensity.
RINGKASAN
GUNAWAN. Keragaman dan Karakterisasi Mikroalga dari Sumber Air Panas di Jawa Barat yang Berpotensi sebagai Sumber Biodisel. Dibimbing oleh MIFTAHUDIN, TATIK CHIKMAWATI dan DWI SUSILANINGSIH.
Dengan semakin menipisnya persediaan bahan bakar berbasis fosil, maka diperlukan bahan bakar pengganti yang bersifat terbaharukan. Biodisel merupakan bahan bakar alternatif yang menjanjikan yang dapat diperoleh dari minyak tumbuhan dan lemak binatang melalui proses transesterifikasi dengan alkohol. Mikroalga merupakan organisme yang memiliki potensi sebagai penghasil bahan baku biodisel.
Sebagai organisme uniseluler, mikroalga mempunyai kemampuan efisiensi fotosintesis yang lebih besar dibandingkan tumbuhan tingkat tinggi. Berdasarkan beberapa penelitian, mikroalga mampu tumbuh dengan cepat dan mempunyai kemampuan yang sangat besar untuk menghasilkan minyak alami (lipid) lebih kurang 60% dari bobot kering. Indonesia merupakan negara kepulauan dengan kekayaan sumber daya hayati perairan yang sangat melimpah baik jenis maupun jumlahnya. Salah satu kekayaan sumber daya hayati tersebut adalah mikroalga, tetapi belum banyak dieksplorasi dan dikaji secara ilmiah sebagai sumber biodisel.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari keragaman jenis-jenis mikroalga dari sumber air panas di Jawa Barat, karakterisasi mikroalga yang berpotensi sebagai sumber biodisel dan mengetahui media dan lingkungan yang sesuai untuk pertumbuhan mikroalga.
Metode penelitian ini diawali dengan pengambilan sampel mikroalga pada empat sumber air panas yaitu Ciater, Cipanas, Ciwalini dan Gunung Pancar. Sampel mikroalga yang dibawa dari lokasi penelitian kemudian diidentifikasi dan dihitung masing-masing kelimpahannya menggunakan sedgewich rafter. Kemudian diisolasi dengan metode delusi, dan ditumbuhkan pada media IMK pada suhu 27-290C pada intensitas cahaya 35 µmol foton/m2/detik dengan 24 jam pencahayaan. Untuk mengetahui kandungan lipid dalam sel mikroalga digunakan Nile Red. Mikroalga yang telah diwarnai dengan Nile Red diamati menggunakan mikroskopfluoresencedengan filter blue pada panjang gelombang (450-495 nm). Mikroalga terpilih kemudian ditumbuhkan lagi di media IMK dan diseleksi lagi berdasarkan kecepatan pertumbuhan, kemudian di tumbuhkan pada media BG 11, Zarrouk, MBM, PHM dan BBM untuk seleksi media dengan air dari masing-masing lokasi penelitian sebagai pelarutnya. Mikroalga terpilih ditumbuhkan pada media hasil seleksi dengan perlakuan konsentrasi nitrogen (0,5, 1 and 2 M) dan intensitas cahaya (35, 70 and 140 µmol foton/m2/detik).
cahaya 140 µmol foton/m2/detik. Kandungan lipid berkisar antara 7%-30% bergantung pada kondisi pertumbuhan dengan kandungan lipid tertinggi pada mikroalgaChlorococcum sp. yang ditumbuhkan pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dengan intensitas cahaya 70 µmol foton/m2/detik. Produktivitas lipid berkisar antara 0,02-0,20 g/l/hari dengan produktivitas lipid tertinggi pada mikroalga Chlorococcum sp. yang ditumbuhkan pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dengan intensitas cahaya 70 µmol foton/m2/detik. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pertumbuhan, kandungan lipid dan produktivitas lipid mikroalga dipengaruhi oleh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2010
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.
KERAGAMAN DAN KARAKTERISASI MIKROALGA DARI
SUMBER AIR PANAS DI JAWA BARAT YANG BERPOTENSI
SEBAGAI SUMBER BIODISEL
GUNAWAN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains Pada
Program Studi Biologi Tumbuhan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Tesis : Keragaman dan Karakterisasi Mikroalga dari Sumber Air Panas di Jawa Barat yang Berpotensi sebagai Sumber Biodisel
Nama : Gunawan
NIM : G 353070021
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir.Miftahudin, M.Si. Ketua
Dr. Ir. Tatik Chikmawati, M.Si. Dr. Dwi Susilaningsih, M.Pharm. Anggota Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Biologi Tumbuhan
Dr. Ir. Miftahudin, M.Si. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.
PRAKATA
Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas limpahan kasih sayang-Nya sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan. Tema penelitian ini adalah mikroalga dengan judul Keragaman dan Karakterisasi Mikroalga dari Sumber Air Panas di Jawa Barat yang Berpotensi sebagai Sumber Biodisel. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan September 2008 hingga Oktober 2009. Penelitian ini sebagian besar didanai oleh penelitian fundamental melalui DIPA IPB dengan nomor kontrak 90/13.24.4/SPK/BG-PD/2009 atas nama Dr. Ir. Tatik Chikmawati, M.Si.
Terima kasih dan penghargaan penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Miftahudin, M.Si, Dr. Ir. Tatik Chikmawati, M.Si, Dr. Dwi Susilaningsih, M.Pharm selaku komisi pembimbing dan Dr. Ir. Sulistijorini, M.Si sebagai penguji luar komisi atas kesediaannya dan masukan untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan juga kepada Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional atas kesempatan yang diberikan untuk melanjutkan studi. Terima kasih penulis sampaikan pula kepada Hengki L. Wambrow dan Jeni atas bantuannya selama pengambilan sampel mikroalga di lapangan serta mas Anam, mbak Dian, Hilda dan mas Sidik beserta staf di Laboratorium Bioremediasi Lingkungan, Puslit Bioteknologi LIPI atas bantuan isolasi dan kultivasi mikroalga. Demikian pula terima kasih atas bantuan dari teman-teman seangkatan di Mayor Biologi Tumbuhan.
Ungkapan terima kasih dan penghargaan yang sama penulis sampaikan pula kepada (alm) Ayah dan Ibu, serta semua keluarga atas bantuan materil dan dukungan moral selama ini. Terakhir, terima kasih dan penghargaan yang sangat mendalam penulis sampaikan kepada istri tercinta Maria Yovita Candra Dewi, S.Si. atas pengorbanan, kesabaran, dorongan, doa, dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lampung, Kabupaten Sukadana pada tanggal 1 Nopember 1979 dari pasangan ayah (alm) Aman dan ibu Hartini. Penulis merupakan putra ke satu dari 4 bersaudara.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
PENDAHULUAN... 1
TINJAUAN PUSTAKA... 3
Klasifikasi Mikroalga... 3
Habitat Mikroalga ... 4
Intensitas Cahaya ... 4
Unsur Hara ... 6
Biodisel ... 7
Potensi Mikroalga Sebagai Bahan Baku Biodisel... 8
BAHAN DAN METODE ... 11
Tempat dan Waktu Penelitian ... 11
Bahan dan Alat ... 11
Metode... 11
Pengambilan Sampel Mikroalga ... 11
Penghitungan Kelimpahan Mikroalga ... 12
Identifikasi dan Isolasi Sampel Mikroalga... 12
Keragaman Mikroalga... 13
Seleksi Mikroalga Berdasarkan Kandungan Lipid ... 14
Seleksi Media ... 14
Pengaruh Faktor Lingkungan Terhadap Pertumbuhan Mikroalga 15 Pertumbuhan ... 15
Biomassa Kering ... 15
Kandungan Lipid... 16
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 17
Hasil ... 17
Keragaman Mikroalga... 17
Identifikasi dan Seleksi Mikroalga Berdasarkan Kandungan Lipid ... 17
Seleksi Media ... 18
Pertumbuhan ... 19
Biomassa ... 21
Kandungan Lipid... 22
Produktivitas Lipid... 23
Pembahasan ... 24
Keragaman Mikroalga... 24
Identifikasi dan Seleksi Mikroalga Berdasarkan Kandungan Lipid ... 26
Seleksi Media ... 28
Biomassa ... 31
Kandungan dan Produktivitas Lipid ... 32
SIMPULAN DAN SARAN ... 34
DAFTAR PUSTAKA ... 35
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Rata-rata biodisel yang dihasilkan oleh beberapa jenis tumbuhan dan mikroalga serta luas lahan yang diperlukan (Chisti 2007). ... 9 2. Kandungan minyak alami pada beberapa jenis mikroalga
(Chisti 2007)... 10 3. Kombinasi perlakuan faktorial 3x3 dari tiga taraf konsentrasi nitrogen
dan tiga taraf intensitas cahaya... 15 4. Nilai indeks keanekaragaman, keseragaman dan dominansi per 1 ml
sample air ... 17
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Mikroalga terseleksi dari empat lokasi penelitian (A)Galdierasp. (Ciater), (B)Chlorococcumsp.(Cipanas), (C)Synechococcussp. (Ciwalini), (D)Chlorosarcinopsissp. (Gunung pancar), dengan
perbesaran 400x... 18 2. Pola pertumbuhan mikroalga pada berbagai konsentrasi nitrogen
dan intensitas cahaya (A) 0,5 M, (B) 1 M, (C) 2 M, (D) 35 µmol foton/m2/detik, (E) 70 µmol foton/m2/detik, (F) 140 µmol
foton/m2/detik... 19 3. Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap
pertumbuhan mikroalga (A)Galdierasp., (B)Chlorococcumsp.,
(C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. ... 20 4. Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap
bobot kering mikroalga,(A)Galdierasp., (B)Chlorococcumsp.
(C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. ... 21 5. Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap
kandungan lipid mikroalga,(A)Galdierasp., (B)Chlorococcumsp.,
(C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. ... 22 6. Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap
produktivitas lipid mikroalga,(A)Galdierasp., (B)Chlorococcumsp., (C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. ... 23 7. Fotofluoresencemikroalga (A)Galdierasp., (B)Chlorococcumsp.,
(C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. dengan
perbesaran 400x... 27
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Gambar lokasi pengambilan sampel mikroalga……….. 39
2. Kandungan unsur hara empat lokasi penelitian ... 40
3. Nama dan komposisi bahan kimia media tumbuh mikroalga ... 41
4. Nama spesies dan kelimpahan mikroalga yang teridentifikasi ... 42
5. Gambar mikroalga dari sumber air panas Ciater dan Cipanas dengan perbesaran 400x………. 43
6. Gambar mikroalga dari sumber air panas Ciwalini dan Gunung Pancar, dengan perbesaran 400x……… 44
7. Analisis sidik ragam pertumbuhan mikroalgaGaldierasp.pada umur 14 hari……….. 45
8. Analisis sidik ragam pertumbuhan mikroalgaChlorococcumsp. pada umur 14 hari ... 46
9. Analisis sidik ragam pertumbuhan mikroalgaSynechococcussp.pada umur 14 hari ... 47
10. Analisis sidik ragam pertumbuhan mikroalgaChlorosarcinopsissp. pada umur 14 hari………. 48
11. Analisis sidik ragam produksi biomassa mikroalgaGaldierasp... 49
12. Analisis sidik ragam produksi biomassa mikroalgaChlorococcumsp 50 13. Analisis sidik ragam produksi biomassa mikroalgaSynechococcussp 51 14. Analisis sidik ragam produksi biomassa mikroalga Chlorosarcinopsissp... 52
15. Analisis sidik ragam kandungan lipid mikroalgaGaldierasp... 53
16. Analisis sidik ragam kandungan lipid mikroalgaChlorococcumsp.... 54
17. Analisis sidik ragam kandungan lipid mikroalgaSynechococcussp ... 55
18. Analisis sidik ragam kandungan lipid mikroalga Chlorosarcinopsissp... 56
19. Analisis sidik ragam produktivitas lipid mikroalgaGaldierasp ... 57
20. Analisis sidik ragam produktivitas lipid mikroalgaChlorococcumsp 58 21. Analisis sidik ragam produktivitas lipid mikroalgaSynechococcussp 59 22 . Analisis sidik ragam produktivitas lipid mikroalga Chlorosarcinopsissp... 60
PENDAHULUAN
Dengan semakin menipisnya persediaan bahan bakar berbasis fosil, maka diperlukan bahan bakar pengganti yang bersifat terbaharukan. Biodisel merupakan bahan bakar alternatif yang menjanjikan yang dapat diperoleh dari minyak tumbuhan atau lemak binatang melalui proses transesterifikasi dengan alkohol (Chisti 2007). Biodisel memberikan sedikit polusi dibandingkan bahan bakar petroleum. Selain itu, biodisel dapat digunakan tanpa modifikasi ulang mesin disel, tetapi bahan bakar bio lebih mahal dibandingkan bahan bakar berbasis fosil karena mahalnya harga bahan baku biodisel (Fukuda et al. 2001). Oleh sebab itu diperlukan usaha untuk mencari bahan baku alternatif sehingga dihasilkan biodisel yang murah.
Mikroalga merupakan organisme yang memiliki potensi sebagai penghasil bahan baku biodisel. Sebagai organisme uniseluler, mikroalga mempunyai kemampuan efisiensi fotosintesis yang lebih besar dibandingkan tumbuhan tingkat tinggi (Huesemann et al. 2003). Berdasarkan beberapa penelitian, mikroalga mampu tumbuh dengan cepat dan mempunyai kemampuan yang sangat besar untuk menghasilkan minyak alami (lipid) lebih kurang 60% dari bobot kering (NREL 1998). Minyak alami yang dihasilkan mikroalga secara umum sama dengan minyak alami tumbuhan tingkat tinggi (Fhaolain & Fitzpatrick 2000).
Terdapat beberapa jenis mikroalga yang telah diketahui mempunyai kandungan minyak alami yang tinggi, sepertiBotryococcus braunii, Chlorella sp., Schizochytrium sp., Nannochloropsis sp. (Chisti 2007). Jenis-jenis lain yang mempunyai kandungan minyak alami yang tinggi tentu akan ditemukan apabila dilakukan penelitian yang mendasar dalam aspek biodiversitas, karakterisasi kandungan minyak alaminya, dan studi pertumbuhan yang optimum dari mikroalga. Dengan eksplorasi yang sistematik dan kajian ilmiah yang mendalam diharapkan akan dapat ditemukan jenis-jenis baru mikroalga yang mempunyai kandungan minyak alami tinggi. Di massa datang diharapkan jenis-jenis tersebut dapat dibudidayakan secara massal sebagai bahan baku pembuatan biodisel.
TINJAUAN PUSTAKA
Klasifikasi Mikroalga
Mikroalga dibagi menjadi 10 divisi. Organisme ini mengandung klorofil serta pigmen-pigmen lain untuk melangsungkan fotosintesis, tersebar luas di alam, dan dijumpai hampir di semua lingkungan yang terkena sinar matahari. Morfologi dan ciri-cirinya yang lain sangat beragam. Sebagian besar mikroalga berukuran mikroskopis oleh karenanya disebut mikroalga (Pelezar & Chan 1986).
Mikroalga telah sejak lama dimanfaatkan sebagai sumber bahan makanan, terutama sebagai sumber vitamin, anti oksidan, pewarna atau bahan aditif yang aman, serta digunakan pula dalam industri farmakologi dalam skala besar. Di alam, mikroalga mengambil peranan yang penting sebagai akumulator logam berat, eliminator CO2, dan juga berasosiasi dengan bakteri untuk mengikat
nitrogen (NREL 2003).
Secara umum, mikroalga dapat dibagi ke dalam empat kelompok utama: a. Diatom (Bacillariophyceae). Mikroalga dalam kelompok ini mendominasi
mikroalga di laut, namun beberapa jenis diketahui hidup di air tawar. Diketahui 100.000 jenis mikroalga yang termasuk dalam kelompok ini. Diatom mengandung silika terpolimerisasi dalam dinding sel. Karbon disimpan dalam bentuk minyak nabati maupun polimer karbohidrat yang disebutchrysolaminarin.
b. Alga hijau (Chlorophyceae). Merupakan mikroalga yang memiliki kelimpahan tinggi terutama di perairan tawar dan hidup dalam bentuk soliter maupun koloni. Karbon disimpan terutama dalam bentuk pati.
c. Alga hijau biru (Cyanophyceae). Mikroalga kelompok ini memiliki struktur yang lebih menyerupai bakteria dan berperan penting dalam fiksasi nitrogen. Diketahui sekitar 2000 jenis mikroalga yang termasuk dalam kelompok ini tersebar dalam berbagai habitat.
Habitat Mikroalga
Mikroalga adalah salah satu organisme yang dapat tumbuh pada rentang kondisi yang luas di permukaan bumi. Mikroalga biasanya ditemukan pada tempat-tempat yang lembab atau benda-benda yang sering terkena air dan banyak hidup pada lingkungan berair di permukaan bumi. Mikroalga dapat hidup hampir di semua tempat yang memiliki cukup sinar matahari, air dan karbon-dioksida (Pelezar & Chan 1986).
Mikroalga kebanyakan hidup di air, karena 70% permukaan bumi terdiri dari air, maka diperkirakan banyaknya karbon yang terfiksasi melalui fotosintesis oleh mikroalga sama jumlahnya seperti flora daratan. Mikroalga mempunyai peranan penting bagi organisme lain (Isnansetyo & Kurniastuty 1995).
Kemampuan bertahan hidup pada kondisi tertentu juga terdapat pada beberapa jenis mikroalga. Hal ini disebabkan oleh adanya lapisan musilagenous yang dapat melindungi organ sel yang ada dalam tubuh, sehingga dapat melindungi dari pengaruh kondisi lingkungan yang ekstrim. Mikroalga yang sering dijumpai pada perairan air tawar dengan penyebaran yang sangat luas pada umumnya adalah mikroalga dari divisi Chlorophyta, sedangkan pada perairan yang ekstrim banyak dijumpai mikroalga divisi Cyanophyta (Hariyati 1994). Yani (2003) juga melaporkan bahwa terdapat beberapa kelas mikroalga yang ditemukan di sumber air panas seperti Cyanophyceae, Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Chrisophyceae, Cryptophyceae, Rhodophyceae, dan Xanthophyceae.
Intensitas Cahaya
Mikroalga adalah organisme potoautotropik atau pototropik. Cahaya menjadi faktor pembatas fotosintesis pada intensitas yang rendah. Setiap jenis mikroalga membutuhkan cahaya untuk pertumbuhan maksimumnya. Welch (1980) menyatakan bahwa diatom akan mendominasi perairan pada saat intensitas cahaya tinggi dan suhu rendah. Chlorophyta melimpah pada kondisi intensitas cahaya tinggi dan suhu tinggi, sedangkan Cyanophyta akan mendominasi apabila intensitas cahaya rendah dan suhu tinggi.
diterima oleh bumi bergantung pada kualitas dan lama periode penyinaran, yang merupakan faktor abiotik utama yang sangat menentukan laju produktivitas perairan. Intensitas cahaya matahari sering menjadi pembatas karena cepat memudar karena pengaruh kedalaman dan kekeruhan (Porcella & Bishop 1975; Boyd 1982). Umumnya fotosintesis meningkat sejalan dengan meningkatnya intensitas cahaya sampai pada satu nilai optimum tertentu (cahaya saturasi). Di atas nilai optimum, cahaya merupakan penghambat fotosintesis (cahaya inhibisi), sedangkan di bawahnya merupakan cahaya pembatas (limitasi) sampai pada batas tertentu sehingga fotosintesis sama dengan respirasi (Mann 1982; Parson et al. 1984; Valiela 1984).
Aspek dasar dari cahaya yang penting secara biologi adalah kuantitas dan kualitasnya. Kedua karakter ini berfluktuasi di alam bergantung pada waktu (harian, musiman, tahunan), ruang (perbedaan lokasi di bumi dan kedalaman), kondisi cuaca, penyebaran sudut datang, tingkat difusi dan polarisasi (Parsonet al. 1984). Menurut Levinton (1982), intensitas cahaya umumnya sangat tinggi dekat permukaan sehingga fotosintesis dapat terhambat melalui pemutihan (bleaching) pigmen fotosintesis seperti klorofil-a, atau produksi pigmen penangkap sinar matahari lainnya. Fotosintesis mikroalga menggunakan klorofil-a, b, c, dan berbagai variasi accessory pigmen seperti fucoxantin dan peridinin. Proses fotosintesis oleh mikroalga memerlukan cahaya dengan panjang gelombang 300-720 nm (Wetzel 1983; Parson et al. 1984; Cole 1988; Moss 1993). Total radiasi pada panjang gelombang 390-780 nm disebut dengan PAR (photosintetically active radiation), dan merupakan spektrum cahaya tampak (visible light), yang dapat menembus perairan dan diserap oleh klorofil mikroalga untuk reaksi fotosintesis (Moss 1993).
Unsur Hara
Unsur hara adalah semua unsur dan senyawa yang dibutuhkan oleh organisme untuk pertumbuhan dan perkembangannya (Jorgensen 1980; Levinton 1982). Unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan dikelompokkan sebagai unsur hara makro (O, C, H, N, P, K, S, Mg dan Ca) dan unsur hara mikro (Fe, Mn, Cu, Zn, B, Si, Mo, Cl, V, Co, dan Na) (Levinton 1982; Odum 1998).
Nybakken (1992) mengemukakan bahwa unsur hara anorganik utama yang diperlukan mikroalga untuk tumbuh dan berkembang biak adalah nitrogen (dalam bentuk nitrat) dan fosfor (dalam bentuk fosfat). Di samping itu silikat juga merupakan salah satu unsur hara yang diperlukan dan mempunyai pengaruh terhadap proses pertumbuhan dan perkembangan organisme perairan. Nitrogen dalam air ditemukan dalam bentuk antara lain amonia, amonium, nitrit, dan nitrat. Nitrogen dalam bentuk senyawa anorganik dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk membentuk protein nabati (Wardoyo 1982). Pada umumnya nitrogen diabsorbsi oleh mikroalga dalam bentuk nitrat (NO3- N) dan amonia
(NH3-N). Mikroalga lebih banyak menyerap NH3-N daripada NO3-N karena lebih
banyak dijumpai baik dalam kondisi aerobik maupun anerobik (Welch 1980). Selain itu, ammonia dapat secara langsung digunakan untuk sintesis asam amino tanpa merubah fase oksidasi (Levinton 1982).
Senyawa nitrogen sangat dipengaruhi oleh kandungan oksigen bebas dalam air. Pada saat kandungan oksigen rendah, nitrogen berubah menjadi amonia (NH3-), sebaliknya saat kandungan oksigen tinggi nitrogen berubah menjadi nitrat
(NO3-). Nitrat adalah bentuk nitrogen utama di perairan alami dan merupakan
unsur hara utama bagi pertumbuhan alga yang dihasilkan dari proses oksidasi sempurna senyawa nitrogen di perairan, konsentrasinya di perairan diatur oleh proses nitrifikasi (Effendi 2000).
perairan laut. Howarth (1988) menyatakan bahwa umumnya komposisi unsur-unsur C:N:P pada mikroalga laut mengikuti rasio Redfield yaitu 106:16:1, atau sedikit di bawah rasio tersebut.
Menurut Musa (1992) perairan dengan kandungan fosfat rendah (0,00-0,02 ppm) akan didominasi oleh diatom, pada 0,02-0,05 ppm didominasi oleh Chlorophyta dan pada konsentrasi tinggi > 0,10 ppm akan didominasi oleh Cyanophyta. Selain unsur hara makro, unsur hara mikro juga dibutuhkan mikroalga dalam sistem enzim, proses oksidasi dan reduksi dalam metabolisme mikroalga serta digunakan untuk memperoduksi klorofil (Garcia & Garcia 1985).
Biodisel
Biodisel dapat diperoleh dari minyak hewani maupun nabati dengan proses transesterifikasi seperti gambar reaksi kimia di bawah ini:
Proses konversi minyak dari mikroalga menjadi biodisel dilakukan melalui tahapan transesterifikasi. Proses transesterifikasi diperlukan dalam pembuatan biodisel karena minyak mikroalga mentah masih mengandung fosfat/fosfolipid yang dapat menyebabkan kerak, mengandung asam lemak bebas yang dapat menyebabkan korosif.
berat minyak (Chisti 2007). Proses transesterifikasi berguna dalam membantu menurunkan viskositas minyak nabati sehingga memiliki spesifikasi yang menyerupai petrodisel (Benemann et al. 2003). Oleh karena itu, biodisel adalah bahan bakar yang bermutu tinggi dan secara teknis biodisel layak dimanfaatkan sebagai bahan bakar mesin diesel (Soerawidjaja 2006).
Sebagai negara agraris di kawasan tropis, ada banyak jenis sumber bahan baku nabati yang dapat diolah menjadi biodisel yang beberapa diantaranya sudah dimanfaatkan sebagai sumber lipid atau minyak untuk keperluan komersial, seperti minyak sawit, minyak kelapa dan minyak jarak pagar. Sementara sebagian lainnya belum termanfaatkan secara optimal seperti mikroalga. Terdapat beberapa kelebihan pemanfaatan mikroalga sebagai sumber biodisel dibandingkan sumber lainnya. Disamping itu, komoditas ini juga memiliki potensi lain seperti menjadi bahan pangan dan pakan ternak.
Ada beberapa cara ekstrasksi minyak nabati yang berasal dari mikroalga menurut Oilgae (2006), diantaranya adalah 1) Pengepresan (Expeller/Press) yaitu penggunaan alat pengepress untuk mengekstraksi minyak yang terkandung dalam mikroalga. Mikroalga yang sudah siap panen dipanaskan dahulu untuk menghilangkan air yang masih terkandung di dalamnya, dengan menggunakan alat pengepres ini dapat diekstraksi sekitar 70 – 75% minyak yang terkandung dalam mikroalga. 2) Chemical solvent oil extraction yaitu penggunaan pelarut kimia. Minyak dari mikroalga dapat diambil dengan menggunakan larutan kimia, misalnya dengan menggunakan eter, hexana, metanol. 3) Supercritical Fluid Extraction yaitu penggunaan CO2, CO2 dicairkan dibawah tekanan normal
kemudian dipanaskan sampai mencapai titik keseimbangan antara fase cair dan gas. Pencairan fluida inilah yang bertindak sebagai larutan yang akan mengekstraksi minyak dari mikroalga. Metode ini dapat mengekstraksi hampir 100% minyak yang terkandung dalam mikroalga. Namun begitu, metode ini memerlukan peralatan khusus untuk penahanan tekanan.
Potensi Mikroalga sebagai Bahan Baku Biodisel
kacang-No Tumbuhan Produksi Minyak Luas Lahan yang dibutuhkan
(L/Ha) (Ha)
1 Jagung 172 1540
2 Kedelai 446 594
3 Canola 1190 223
4 Jarak 1892 140
5 Kelapa 2689 99
6 Sawit 5950 45
7 Mikroalga 136,900 2
kacangan membutuhkan lahan yang sangat luas untuk dapat menghasilkan minyak supaya dapat mengganti kebutuhan solar dalam suatu negara. Hal ini tidak realistik dan akan mengalami kendala apabila diimplementasikan pada negara dengan luas wilayah yang kecil. Mikroalga sangat efisien hidup di kawasan tropis, baik pada air tawar maupun air laut. Dari satu hektar mikroalga dengan teknik raceway ponds atau photobioreactor dapat dihasilkan sekitar 58.000 liter minyak dengan asumsi hanya 30% dari biomassanya yang mengandung minyak (Chisti 2007). Perbandingan produksi minyak dari berbagai jenis tumbuhan dengan mikroalga disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Rata-rata biodisel yang dihasilkan oleh beberapa jenis tumbuhan dan mikroalga serta luas lahan yang diperlukan (Chisti 2007).
Berdasarkan Tabel 1 dapat ketahui bahwa mikroalga memiliki potensi yang sangat besar, bahkan paling besar sebagai penghasil bahan baku biodisel. Tidak seperti tumbuhan penghasil minyak, mikroalga tumbuh dengan cepat dan banyak mengandung minyak. Mikroalga biasanya menggandakan biomassanya dalam 24 jam. Penggandaan biomassa dalam fase pertumbuhan ekponensial biasanya memerlukan waktu 3,5 jam. Kandungan minyak dalam mikroalga dapat mencapai 60% dari bobot kering biomassanya (Spolaoreet al. 2006).
No Jenis Mikroalga Kandungan Minyak % / bobot kering
1 Botryococcus braunii 25–75
2 Chlorella sp. 28–32
3 Crypthecodinium cohnii 20
4 Cylindrotheca sp. 16–37
5 Dunaliella primolecta 23
6 Isochrysis sp. 25–33
7 Monallanthus salina N 20
8 Nannochloris sp. 20–35
9 Nannochloropsis sp. 31–68
10 Neochloris oleoabundans 35–54
11 Nitzschia sp. 45–47
12 Phaeodactylum tricornutum 20–30
13 Schizochytrium sp. 50–77
14 Tetraselmis sueica 15–23
Largeau 2005; Guschina & Harwood 2006). Kandungan lipid tertinggi dari mikroalga terdapat pada awal fase eksponensial sampai awal fase stasioner (Weldy & Huesemann 2007). Kandungan minyak alami beberapa jenis mikroalga berkisar antara 15 – 77 % (Tabel 2).
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Sampel mikroalga diambil dari sumber air panas yang ada di Jawa Barat yaitu: sumber air panas Ciater, Cipanas, Ciwalini, dan Gunung Pancar. Identifikasi dilakukan di Laboratorium Taksonomi Tumbuhan, Departemen Biologi, FMIPA Institut Pertanian Bogor, sedangkan isolasi, karakterisasi dan pengamatan pertumbuhan mikroalga dilakukan di Pusat penelitian Bioteknologi LIPI. Pengambilan sampel dan penelitian laboratorium dimulai pada bulan September 2008 sampai Oktober 2009.
Bahan dan Alat
Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel mikroalga, Formalin 4%, Larutan CuSO4,minyak Nile Red, air destilata, media kultur IMK,
Blue Grenn-11 (BG-11), Zarrouk, Modification Bristol Medium (MBM), Phospat Hidrogen Medium (PHM) dan Bold Basal Medium (BBM), air destilata, khloroform, dan methanol.
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi alat lapangan dan laboratorium. Adapun alat lapangan yang digunakan dalam penelitian adalah: pompa vakum, jerigen (kapasitas 20 L) dan pH meter stick. Alat laboratorium yang digunakan dalam penelitian adalah: mikroskop cahaya, mikroskop fluorescense, erlenmeyer ukuran 500 ml, aerator, cawan petri, pipet, sedgewich rafter, lampu neon, oven, water bath, milipore sentrifuse, tabung sentrifuse, gelas arloji, dan timbangan.
Metode
Pengambilan Sampel Mikroalga
matahari yang ada di lokasi penelitian, sehingga mikroalga yang tersaring adalah mikroalga yang hidup di atas permukaan air dan yang melayang-layang di dalam air. Kemudian milipore diambil dan dimasukkan ke botol falkon yang telah diisi dengan media IMK. Untuk sampel mikroalga yang akan diidentifikasi ditambahkan formalin 4%, untuk menjaga klorofil agar tidak rusak (Welch 1948).
Penghitungan Kelimpahan Mikroalga
Mikroalga yang dibawa dari lokasi penelitian kemudian diidentifikasi dan dihitung masing-masing kelimpahannya menggunakan sedgewich rafter. Penghitungan mikroalga dilakukan dengan cara memasukkan 1 ml air dari lokasi penelitian ke dalam sedgewich rafter, kemudian diamati di bawah mikroskop. Selanjutnya mikroalga yang teramati dihitung dengan hand counter. Pengamatan dilakukan pada 10 bidang pandang dan mikroalga yang teramati dirata-rata. Untuk mengetahui kepadatan mikroalga yang teramati digunakan rumus (Isnansetyo dan Kurniastuty 1995) :
N = Jbpx n sel/ml N = Kepadatan mikroalga
1000 n = Jumlah mikroalga teramati = { } x n
3,14 (d/2)2 Jbp= Jumlah bidang pandang
Identifikasi dan Isolasi Sampel Mikroalga
Identifikasi dilakukan untuk mengetahui jenis mikroalga yang digunakan selama proses penelitian. Identifikasi mikroalga yang utama didasarkan pada karakteristik morfologi. Sampel mikroalga di diidentifikasi menggunakan mikroskop cahaya dengan bantuan buku identifikasi “The Freshwater Algae” (Prescott 1978) dan “Introduction to The Algae” (Bold & Wyne 1985).
microplate yang mempunyai 96 lubang. Masing-masing lubang diisi dengan media IMK sebanyak 135 µl, kemudian lubang pada kolom pertama diisi dengan sampel mikroalga sebanyak 15 µl. Selanjutnya dari lubang pertama diambil 15 µl lagi dan dimasukkan ke lubang kedua dan seterusnya sampai lubang keduabelas. Hal yang sama dilakukan untuk lubang baris kedua dan seterusnya. Isolat diinkubasi pada suhu 27 ± 2 0C dibawah cahaya lampu pada intensitas 2500 lux dengan 24 jam pencahayaan. Setelah 2-3 minggumicroplatediamati lubang mana saja yang ditumbuhi mikrolaga.
Media IMK merupakan media standar yang digunakan untuk isolasi, yang didalamnya terkandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroalga tetapi dalam konsentrasi yang minimal.
Keragaman Mikroalga
Nilai indeks keanekaragaman mikroalga pada masing-masing lokasi dihitung dengan rumus (Krebs 1978):
H = indeks keanekaragaman Shanon Wiener H = - ∑ Pi2log Pi Pi =proporsi spesies ke-1 terhadap jumlah total
Keseragaman komunitas mikroalga pada masing-masing lokasi dapat dilihat dengan menghitung indeks keseragaman (Equability = E) dengan rumus (Krebs 1978) :
H E =indeks keseragaman
E= H max =2log S
H max S = jumlah spesies yang ditemukan
Untuk mengetahui adanya dominansi jenis mikroalga yang ditemukan di lokasi penelitian, maka dihitung indeks dominansi Simpson dengan rumus (Browner et al.1990):
∑ Ni (Ni-1) Id = indeks dominansi
Seleksi Mikroalga Berdasarkan Kandungan lipid
Kandungan minyak pada mikroalga berhubungan dengan kandungan lipidnya, ada tidaknya lipid pada mikroalga dapat diketahui dengan menggunakan Nile Red (Cooksey et al. 1987). Larutan stok untuk Nile Red disiapkan dengan menambahkan 1 mg Nile Red ke dalam 1 ml aceton. Sel mikrolga diwarnai dengan meneteskan 10 µl larutan Nile Red ke dalam 1 ml biakan mikroalga. Proses pewarnaan berlangsung 20-30 menit. Untuk pengamatan di bawah mikroskop diambil 1 tetes sel mikroalga yang telah diwarnai dan diletakkan di atas gelas objek kamudian diamati di bawah mikroskopfluoresence dengan filter blue pada panjang gelombang (450-495 nm). Mikroalga yang mempunyai kandungan lipid akan tampak berwarna kuning mengkilat (Cooksey et al. 1987). Isolat yang diketahui mengandung lipid kemudian ditumbuhkan pada media IMK, kemudian pada tahapan ini isolat diseleksi lagi berdasarkan kecepatan tumbuh.
Seleksi media
Pengaruh Faktor Lingkungan terhadap Pertumbuhan Mikroalga
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui komposisi media yang tepat terutama konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya yang dapat meningkatkan biomassa dan kandungan lipid mikroalga. Percobaan ini merupakan percobaan faktorial dengan dua faktor yaitu: konsentrasi nitrogen (0,5, 1 dan 2 M) dan intensitas cahaya (35, 70, dan 140 µmol foton/m2 /detik atau berturut-turut setara dengan 2500, 5000 dan 10.000 lux). Kombinasi perlakuan faktorial 3 x 3 dari 3 taraf konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya disajikan pada Tabel 3. Percobaan disusun berdasarkan rancangan split plot dengan tiga ulangan. Parameter yang diamati adalah laju pertumbuhan, biomassa, kandungan lipid dan produktivitas lipid. Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis sidik ragam pada tingkat kepercayaan 95%. Apabila analisis ragam berpengaruh dilanjutkan dengan uji LSD. Masing-masing perlakuan ditumbuhkan pada botol aquabides dengan volume 500 ml.
Tabel 3 Kombinasi perlakuan faktorial 3 x 3 dari tiga taraf konsentrasi nitrogen dan tiga taraf intensitas cahaya.
Konsentrasi N
M 35 (B1) 70 (B2) 140 (B3)
0,5 (A1) A1B1 A1B2 A1B3
1 (A2) A2B1 A2B2 A2B3
2 (A3) A3B1 A3B2 A3B3
Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
K o n se n tra si N
M 3 5 (B 1 ) 7 0 (B 2 ) 1 4 0 (C 3 )
0 .5 (A 1 ) A 1 B 1 A 1 B 2 A 1 B 3
1 (A 2 ) A 2 B 1 A 2 B 2 A 2 B 3
2 (A 3 ) A 3 B 1 A 3 B 2 A 3 B 3
In te n sita s C a h a ya ( µ m o l fh o to n /m 2 /d e tik )
Katerangan : A = konsentrasi nitrogen, B= intensitas cahaya, M= molar N = nitrogen
Pertumbuhan Mikroalga. Pengukuran pertumbuhan sel mikroalga dilakukan dengan mengukur Optical density (OD) atau rapat optis kultur mikroalga pada panjang gelombang () 680 nm (Lee et al. 1998). Pengukuran OD dilakukan setiap 2 hari sekali selama 16 hari pengamatan dengan spektrofotometer.
Kandungan Lipid. Pengukuran kandungan lipid dilakukan pada hari ke 8 dan 16 dengan proses ekstraksi. Proses ekstraksi lipid mikroalga dilakukan dengan metodechemical solvent oil extraction(Bligh & Dyer 1959), yaitu dengan menggunakan bahan kimia sebagai pelarut. Pelarut kimia yang digunakan adalah metanol dan khloroform. Untuk menghitung kandungan lipid mikroalga dilakukan dengan cara memasukkan 200ml kultur mikroalga ke dalam tabung sentrifuse, kemudian disentrifuse pada kecepatan 6000 rpm selama 10 menit kemudian peletnya diambil dan dikeringkan dengan oven pada suhu 80 0C selama 24 jam. Biomassa mikroalga yang telah kering disuspensikan dengan 4 ml air destilata bebas ion kemudian ditambahkan 10 ml metanol dan 5 ml khloroform, dan digoyang dengan shaker secara resiprok selama 24 jam, kemudian ditambahkan kembali 5 ml air destilata bebas ion dan 5 ml khloroform, selanjutnya disentrifuse kembali pada kecepatan 6000 rpm selama 10 menit, kemudian lipid yang mengendap diambil selanjutnya diletakkan didalam tabung reaksi dan dipanaskan untuk menghilangkan campuran larutan kimia yang ditambahkan sebelumnya. Perhitungan % lipid mikroalga didasarkan pada rumus berikut :
Lw Lw = berat lipid sampel (gram) % Lipid = x 100 Bw = berat biomassa sampel (gram)
Bw
Produktivitas lipid mikroalga dihitung dengan rumus :
Lw / 0,2 Produktivitas (g/l/hari) =
Lokasi Indeks Indeks Indeks
Keanekaragaman (H) Keseragaman (E) Dominansi (Id)
Ciater 2,34 0,85 0,21
Cipanas 2,77 0,30 0,18
Ciwalini 3,27 0,26 0,11
G. Pancar 2,67 0,45 0,17
K o n s e n t r a s i N
M 3 5 ( B 1 ) 7 0 ( B 2 ) 1 4 0 ( C 3 )
0 . 5 ( A 1 ) A 1 B 1 A 1 B 2 A 1 B 3
1 ( A 2 ) A 2 B 1 A 2 B 2 A 2 B 3
2 ( A 3 ) A 3 B 1 A 3 B 2 A 3 B 3
I n t e n s i t a s C a h a y a ( µ m o l f h o t o n / m 2 / d e t i k )
HASIL DAN PEMBAHASAN
HasilKeragaman Mikroalga
Proses isolasi diawali dengan mengisolasi sampel mikroalga dari empat lokasi penelitian. Dari tahapan isolasi didapatkan 72 isolat mikroalga, kemudian dilakukan seleksi berdasarkan kandungan lipid dalam sel mikroalga. Tahapan identifikasi dilakukan dengan menggunakan mikroskop cahaya dan bantuan buku identifikasi mikroalga. Dari identifikasi yang dilakukan pada empat lokasi penelitian terdapat 32 spesies mikroalga yang berhasil diidentifikasi. Nama spesies dan kelimpahan masing-masing spesies mikroalga disajikan pada Lampiran 4, sedangkan gambar mikroalga dari empat lokasi penelitian disajikan pada Lampiran 5 dan 6.
Data hasil identifikasi dan kelimpahan mikroalga masing-masing lokasi penelitian dihitung sebagai nilai indeks keanekaragaman, indeks keseragaman dan indeks dominansi (Tabel 4). Sumber air panas Ciwalini memiliki tingkat keanekaragaman tertinggi dibandingkan tiga lokasi penelitian lainnya ( 3,27), sedangkan sumber air panas Ciater adalah lokasi dengan tingkat keanekaragaman terendah (2,34) dan merupakan lokasi dengan tingkat keseragaman tertinggi (0,85).
Tabel 4 Nilai indeks keanekaragaman, keseragaman dan dominansi mikroalga per 1 ml sample air.
Identifikasi dan Seleksi Mikroalga Berdasarkan Kandungan Lipid
mikroalga Chlorococcum sp. dari sumber air panas Cipanas, sedangkan dari sumber air panas Ciwalini dan Gunung Pancar adalah Synechococcus sp. dan Chlorosarcinopsissp. (Gambar 1).
A B
C D
Gambar 1 Mikroalga terseleksi dari empat lokasi penelitian (A) Galdiera sp. (Ciater), (B) Chlorococcum sp. (Cipanas), (C) Synechococcus sp.(Ciwalini), (D) Chlorosarcinopsis sp. (Gunung pancar), dengan perbesaran 400x.
Seleksi Media
-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
OD λ 6 8 0 n m Umur (hari) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
O D λ 6 8 0 n m Umur (hari) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
O D λ 6 8 0 n m Umur (hari) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
O D λ 6 8 0 n m Umur (hari) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
O D λ 6 8 0 n m Umur (hari) -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
O D λ 6 8 0 n m Umur (hari) Pertumbuhan
Sebagaimana organisme lainnya, pertumbuhan mikroalga dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan seperti intensitas cahaya, suhu, salinitas, pH dan unsur hara. Pola pertumbuhan mikroalga pada berbagai konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya disajikan pada Gambar 2.
(A) (D)
(B) (E)
(C) (F)
Gambar 2 Pola pertumbuhan mikroalga pada berbagai konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya (A) 0,5 M, (B) 1 M, (C) 2 M, (D) 35 µmol foton/m2 /detik, (E) 70 µmol foton/m2/detik, (F) 140 µmol foton/m2/detik,
Galdierasp., Chlorococcumsp., Synechococcussp.,
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
F 35 F 70 F 140
OD λ 6 8 0 n m Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
F 35 F 70 F 140
O D λ 6 8 0 n m Intensitas Cahaya (µ m ol foton/m 2/detik) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
35 70 140
O D λ 6 8 0 n m intensitas cahaya µmol foton/m 2/detik
0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0
F 3 5 F 7 0 F 1 4 0
O D λ 6 8 0 n m
Inte nsitas Cahaya (µ m ol foton/m 2/de tik)
Nitrogen merupakan salah satu unsur yang diperlukan mikroalga dalam jumlah besar dan bisa menjadi faktor pembatas dalam pertumbuhan mikroalga. Demikian juga dengan cahaya, sangat diperlukan mikroalga untuk proses fotosintesis karena mikroalga merupakan kelompok organisme fototrofik.
Konsentrasi nitrogen tidak berpengaruh nyata pada pertumbuhan mikroalga Galdierasp. (Lampiran 7). Sedangkan konsentrasi nitrogen, intensitas cahaya dan interaksi antara keduanya berpengaruh nyata pada pertumbuhan mikroalga Chlorococcum sp., Synechococcus sp dan Chlorosarcinopsis sp (Lampiran 8-10).
Berdasarkan hasil diatas secara keseluruhan dapat dikatakan bahwa pada keempat jenis mikroalga, pertumbuhannya meningkat dengan meningkatnya konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya (Gambar 2), dimana pada konsentrasi nitrogen 2 M dan intensitas cahaya 140 µmol foton/m2/detik merupakan kondisi pertumbuhan optimal. Sedangkan pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dan intensitas cahaya 35 µmol foton/m2 /detik merupakan kondisi pertumbuhan yang minimal (Gambar 3).
(A) (B)
(C) (D)
Gambar 3 Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap pertumbuhan mikroalga (A) Galdierasp. (B) Chlorococcum sp. (C) Synechococcussp. (D)Chlorosarcinopsissp. N 0,5, N 1,
0 5 10 15
35 70 140
B o b o t k e r in g ( g / l) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0 5 10 15
35 70 140
B o b o t K e r in g (g / l) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0 5 10 15
35 70 140
B o b o t K e r in g (g / l) Intensitas Cahaya (µ m ol foton/m 2/detik)
0 5 10 15
35 70 140
B o b o t k e r in g ( g / l) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
Biomassa
Produksi biomassa mikroalga merupakan faktor yang penting, karena dengan biomasa kemampuan mikroalga dalam memproproduksi lipid dapat dikatahui. Produksi biomassa mikroalga Galdiera sp., Chlorococcum sp., Synechococcussp. danChlorosarcinopsissp. disajikan pada Gambar 4.
(A) (B)
(C) (D)
Gambar 4 Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap bobot kering mikroalga,(A) Galdiera sp., (B) Chlorococcum sp., (C) Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. N 0,5 , N 1, N 2.
Produksi biomassa mikroalga Galdiera sp. hanya dipengaruhi oleh intensitas cahaya (Lampiran 11), sedangkan produksi biomassa mikroalga Synechococcus sp. nyata dipengaruhi oleh interaksi antara konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya (Lampiran 13). Produksi biomassa mikroalgaChlorococcum sp. dan Chlorosarcinopsis sp. nyata dipengaruhi oleh konsentrasi nitrogen, intensitas cahaya dan interaksi keduanya (Lampiran 12, 14).
0 5 10 15 20 25 30 35 40
35 70 140
K a n d u n g a n L i p i d ( % ) Intensitas cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0
3 5 7 0 1 4 0
K a n d u n g a n L i p i d ( % )
In t e n s it a s C a h a y a ( µ m o l f o t o n /m 2 /d e t ik)
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0
3 5 7 0 1 4 0
K a n d u n g a n L i p i d ( % ) Intensitas Cahaya (µ m ol foton/m 2/detik)
0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0
3 5 7 0 1 4 0
K a n d u n g a n L i p i d ( % )
In ten sitas Cah aya (µ m o l fo to n /m 2/d etik)
laju pertumbuhannya yang juga tinggi. Mikroalga Chlorococcum sp. merupakan mikroalga dengan produksi biomassa tertinggi yaitu 13,5 g/l, Sedangkan mikroalga Synechococcus sp. memiliki produksi biomassa yang paling rendah dibandingkan dengan tiga mikroalga lainnya, yaitu sebesar 7,3 g/l.
Kandungan Lipid
Mikroalga yang telah ditumbuhkan pada media yang sesuai, kemudian diukur kandungan lipidnya pada hari ke 16. Kandungan lipid mikroalga yang ditumbuhkan pada media dengan konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya yang berbeda menunjukkan hasil yang bervariasi (Gambar 5).
(A) (B)
(C) (D)
Gambar 5 Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap kandungan lipid mikroalga,(A)Galdierasp., (B)Chlorococcumsp., (C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. N 0,5, N 1,
N 2
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
35 70 140
P r o d u k t iv it a s (g / l/ h a r i) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
35 70 140
P r o d u k t iv it a s (g / l/ h a r i) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
35 70 140
P r o d u k t iv it a s (g / l/ h a r i) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
35 70 140
P r o d u k ti vi ta s (g / l/ h a ri ) Intensitas Cahaya (µ mol foton/m2/detik)
MikroalgaChlorococcumsp. memiliki kandungan lipid tertinggi yaitu 30% dari bobot kering, sedangkan mikroalga Synechococcus sp. memiliki kandungan lipid yang paling rendah dibandingkan dengan tiga mikroalga lainnya, yaitu sebesar 14,7%. Hal ini sesuai dengan berat biomassa yang dihasilkannya. Secara keseluruhan dapat dikatakan bahwa kombinasi antara konsentrasi nitrogen yang rendah dan intensitas cahaya yang tinggi akan meningkatkan kandungan lipid mikroalga. Secara umum berdasarkan Gambar 5 dapat disimpulkan bahwa pada konsentrasi nitrogen yang rendah dengan intensitas cahaya rendah akan menghasilkan kandungan lipid mikroalga yang rendah, sedangkan pada konsentrasi nitrogen rendah dengan intensitas cahaya tinggi akan meningkatkan kandungan lipid mikroalga.
Produktivitas Lipid
Konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya memberikan pengaruh yang bervariasi pada produktivitas lipid mikroalga yang bergantung pada jenis mikroalganya (Gambar 6).
(A) (B)
(C) (D)
Gambar 6 Pengaruh konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya terhadap produktivitas lipid mikroalga,(A) Galdiera sp., (B) Chlorococcum sp., (C)Synechococcussp., (D)Chlorosarcinopsissp. N 0,5, N 1,
Produktivitas lipid mikroalga Galdiera sp., Chlorococcum sp. dan Synechococcus sp., nyata dipengaruhi oleh konsentrasi nitrogen, intensitas cahaya dan interaksi antara keduanya (Lampiran 19-21), sedangkan pada mikroalga Chlorosarcinopsis sp. konsentrasi nitrogen tidak berpengaruh pada produktivitas lipid, tetapi intensitas cahaya serta interaksi antara intensitas cahaya dan konsentrasi nitrogen memberikan pengaruh yang nyata (Lampiran 22).
Produktivitas lipid mikroalgaGaldierasp. danSynechococcussp. tertinggi terdapat pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dan intensitas cahaya 140 µmol foton/m2 /detik, sedangkan mikroalga Chlorococcum sp. dan Chlorosarcinopsis sp. produktivitas lipid tertinggi diperoleh pada konsentrasi nitrogen 1 M dan 0,5 M dengan intensitas cahaya 70 µmol foton/m2 /detik. Mikroalga Chlorococcum sp. merupakan mikroalga dengan produktivitas lipid tertinggi dibandingkan dengan tiga mikroalga lainnya yaitu 0,20 g/l/hari.
Pembahasan
Keragaman Mikroalga
Sumber air panas Ciwalini adalah lokasi yang mempunyai indeks keanekaragaman (H) dan kelimpahan spesies tertinggi dibandingkan 3 lokasi penelitian lainnya. Indeks keanekaragaman (H) terendah terdapat pada sumber air panas Ciater. Hal ini sesuai dengan nilai indeks keseragamannya (E) yang tinggi (0,85). Sumber air panas Cipanas dan Gunung Pancar memiliki nilai indeks keanekaragaman (H) berturut-turut adalah 2,77 dan 2,67. Menurut Browner et al. (1990) komunitas dikatakan memiliki keanekaragaman yang tinggi bila terdapat kelimpahan yang sama/hampir sama antara spesies penyusun komunitas. Keanekaragaman spesies yang tinggi menunjukkan kompleksitas suatu komunitas dan variasi spesies yang lebih besar.
Chlorophyta merupakan devisi yang paling banyak ditemukan di semua lokasi penelitian karena Chlorophyta memiliki range habitat yang luas dan merupakan kelompok terbesar dari mikroalga. Divisi berikutnya adalah Cyanophyta, kelompok ini juga ditemukan di semua lokasi penelitian, disebut juga organisme perintis karena mampu hidup di sumber air panas sampai 85oC. Bacillariophyta adalah divisi yang tidak banyak ditemukan di lokasi penelitian, karena divisi ini sebagian besar hidup di laut, demikian juga dengan Crysophyta merupakan divisi yang paling sedikit ditemukan, karena kelompok ini sebagian besar habitatnya di laut dan sangat sedikit yang hidup di air tawar. Yani (2003) juga melaporkan bahwa terdapat beberapa kelas mikroalga yang ditemukan di sumber air panas seperti Cyanophyceae, Chlorophyceae, Bacillariophyceae, Chrisophyceae, Cryptophyceae, Rhodophyceae, dan Xanthophyceae.
yang ekstrim (Hariyati 1994). Lapisan tersebut terdapat pada mikroalga Chroococcussp.
Identifikasi dan Seleksi Mikroalga Berdasarkan Kandungan Lipid
Hasil identifikasi mikroalga yang terseleksi dari sumber air panas Ciater, Cipanas, Ciwalini dan Gunung Pancar berturut-turut adalah Galdiera sp., Chlorococcumsp.,Synechococcussp. danChlorosarcinopsissp.
Mikroalga Galdiera sp. dikelompokkan kedalam divisi Chlorophyta yang bersifat uniselluler. Mikroalga ini berbentuk lempengan dengan ukuran 7 µm, memiliki pigmen klorofil yang berwarna hijau, dan tidak mempunyai alat gerak. Chlorophyta merupakan golongan terbesar dari mikroalga dan merupakan kolompok mikroalga yang paling beragam karena ada yang bersel tunggal, berkoloni, dan bersel banyak. Mikroalga ini banyak terdapat di danau, kolam, laut dan kebanyakan hidup di air tawar (Bold & Wyne 1985).
MikroalgaChlorococcumsp. dikelompokkan ke dalam divisi Chlorophyta pada ordo Chlorococcales.Chlorococcumsp. berukuran 8 µm, dan berwarna hijau kekuningan oleh pigmen derivat klorofil, yaitu klorofil-a atau klorofil-b atau kedua-duanya.Chlorococcumsp. bersifat uniselluler dan non motil dengan bentuk sel seperti bola, selnya mempunyai inti dan plastida dan tidak memiliki flagela. Kloroplas berbentuk seperti ginjal dan terdapat satu atau lebih pirenoid yang berfungsi untuk pembentukan tepung dan minyak. Bold & Wyne (1985) menyatakan dinding sel Chlorococcum sp. terdiri dari lemak, selulosa dan glikoprotein. Pada media kultur mikroalga Chlorococcum sp. berbentuk agregat (menggumpal). Mikroalga tersebut biasanya banyak mengandung pati.
mendominasi pada habitat dengan kemasaman netral, dan mikroalga ini hidup sebagai plankton dan bentos (Bold & Wyne 1985).
Mikroalga Chlorosarcinopsis sp. termasuk ke dalam divisi Chlorophyta pada ordo Chlorosarcinales. Mikroalga ini berukuran 10 µm dan warna hijau tua. Perkembangbiakan terjadi secara vegetatif dengan membelah diri, setiap selnya mampu membelah diri dan menghasilkan empat sel baru yang tidak mempunyai flagela. Pada sel mikroalga Chlorosarcinopsis sp. mempunyai kloroplas yang berwarna hijau dan mengandung selulosa, mengandung klorofil a dan b serta karotenoid. Pada kloroplasnya terdapat butiran padat yang disebut pirenoid yang berfungsi untuk pembentukan tepung dan minyak (Bold & Wyne 1985).
Pewarnaan dengan Nile red yang dilakukan terhadap 72 isolat mikroalga diketahui 40 mikroalga mengandung lipid. MikroalgaGaldierasp,Chlorococcum sp,Synechococcussp. danChlorosarcinopsissp. yang telah diwarnai denganNile reddan diamati di bawah mikroskopfluoresencedisajikan pada Gambar 7.
A B
C D
Gambar 7 Fotofluoresencemikroalga (A)Galdierasp. (B)Chlorococcumsp.(C) Synechococcussp. (D)Chlorosarcinopsissp. dengan perbesaran 400x.
orange terang (Gambar 7). Perubahan warna terjadi karena Nile red bereaksi dengan lipid yang terkandung dalam sel mikroalga dengan mengubah ligand warna merah menjadi orange.
Seleksi Media
Dari seleksi media yang dilakukan diketahui bahwa Galdiera sp. tumbuh baik pada media MBM, Chlorococcum sp. tumbuh baik pada media Zarrouk, Synechococcussp.danChlorosarcinopsissp. tumbuh baik pada media BG 11. Air yang digunakan untuk menumbuhkan mikroalga adalah air yang berasal dari masing-masing sumber air panas dan mengandung unsur hara dalam konsentrasi yang berbeda (Lampiran 2), sehingga pada saat ditambahkan media tumbuh konsentrasi unsur hara tersebut akan meningkat terutaman nitrogen. Nybakken (1992) menyatakan bahwa unsur hara anorganik yang diperlukan mikroalga untuk tumbuh dan berkembang biak adalah nitrogen (dalam bentuk nitrat) dan fosfor (dalam bentuk fosfat). Grahame (1987) juga menyatakan bahwa penambahan nitrogen dapat meningkatkan pertumbuhan mikroalga. Rata-rata nitrogen yang dibutuhkan oleh sebagian besar mikroalga adalah 10% dari berat kering atau 5-50 mM (Beckeret al. 1994).
Dalam pertumbuhannya mikroalga memerlukan unsur hara baik makro maupun mikro dalam jumlah yang berbeda antar jenis mikroalga. Hal ini di duga menyebabkan perbedaan pada jenis media yang diperlukan oleh mikroalga untuk pertumbuhannya.
Pertumbuhan mikroalga
foton/m2 /detik secara umum menghasilkan laju pertumbuhan lebih tinggi dibandingkan dengan intensitas cahaya 35 µmol foton/m2 /detik. Secara umum mikroalga Chlorococcum sp. menunjukkan laju pertumbuhan yang lebih tinggi pada berbagai kondisi pertumbuhan dibandingkan mikroalga Galdiera sp., Synechococcus sp., dan Chlorosarcinopsis sp. Hal ini dapat diartikan bahwa mikroalga Chlorococcum sp. mampu tumbuh pada berbagai kondisi lingkungan atau memiliki range toleransi yang luas terhadap kondisi lingkungan. Selain itu mikroalga Chlorococcum sp mampu memanfaatkan sumber hara dan intensitas cahaya yang diberikan dengan baik. Memiliki range toleransi yang luas terhadap kondisi lingkungan merupakan salah satu karakter mikroalga yang dapat dibudidayakan dalam skala besar (Borowitzka 1992), terutama untuk tujuan sebagai sumber biodisel. Keuntungan dari karakter ini adalah akan mengurangi kontrol terhadap kondisi kultur mikroalga dan dapat tumbuh pada kisaran cuaca dan musim yang luas (Borowitzka 1992).
Konsentrasi nitrogen 2 M dan intensitas cahaya 140 µmol foton/m2 /detik merupakan kondisi pertumbuhan optimal, sedangkan konsentrasi nitrogen 0,5 M dan intensitas cahaya 35 µmol foton/m2 /detik merupakan kondisi pertumbuhan yang minimal untuk mikroalga. Nitrogen merupakan salah satu unsur yang diperlukan mikroalga dalam jumlah besar dan bisa menjadi faktor pembatas dalam pertumbuhan mikroalga. Kebutuhan unsur hara yang tercukupi dan faktor lingkungan yang mendukung akan menghasilkan laju pertumbuhan yang baik. Menurut Bold & Wyne (1985) nitrogen adalah komponen yang penting sebagai sumber nutrisi mikroalga untuk pertumbuhannya. Mikroalga pada umumnya akan memasuki fase pertumbuhan eksponensial ketika sel tumbuh dan membelah secara eksponensial sebagai fungsi waktu, sepanjang unsur hara dan cahaya mencukupi (Richmond 2003). Grahame (1987) juga menyatakan bahwa penambahan nitrogen dapat meningkatkan pertumbuhan mikroalga, sesuai dengan anggapan bahwa nitrogen merupakan suatu faktor pembatas.
proses metabolisme (Gardner et al. 1991). Gardner et al. (1991) menambahkan, nitrogen merupakan bahan penting penyusun asam amino, amida, nukleotida, dan nukleoprotein, serta esensial untuk pembelahan sel sehingga nitrogen penting untuk pertumbuhan. Dengan demikian pada saat konsentrasi nitrogen dalam media kultur optimal maka kegiatan metabolisme sel akan berjalan dengan baik, termasuk sintesis klorofil. Dengan adanya kandungan klorofil yang meningkat maka proses fotosintesis akan berjalan dengan baik, sehingga pertumbuhan mikroalga akan optimal.
Lampu cool white fluorescent (lampu TL) digunakan sebagai sumber cahaya dalam kultivasi yang diadakan di dalam laboratorium. Cahaya yang berasal dari lampu tersebut sebenarnya merupakan sebaran dalam bentuk horisontal dari semua spektrum yaitu spektrum ungu dan ultra ungu sampai merah dan infra merah (Hadieotomo 1993). Reaksi fotosintesis dijalankan oleh cahaya yang berbeda yaitu 1 yang bekerja pada cahaya merah dan fotosistem-2 dengan cahaya hijau. Meskipun mikroalga tidak memiliki struktur sekomplek tumbuhan tingkat tinggi, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama. Hanya saja karena mikroalga memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserap lebih bervariasi (Stevensonat al. 1996). Panjang gelombang cahaya yang diserap mikroalga untuk proses fotosintesis adalah 300 – 720 nm (Wetzel 1983; Parson at al. 1984; Cole 1998; Moss 1993).
Biomassa
Biomassa yang dihasilkan dari kultur mikroalga merupakan faktor yang penting untuk mengetahui produksi lipid mikroalga. Berdasarkan hasil penelitian, secara umum produksi biomassa tertinggi pada konsentrasi nitrogen 2 M dan intensitas cahaya 140 µmol foton/m2 /detik. Hal ini sejalan dengan laju pertumbuhan yang tinggi pada kondisi tersebut, sedangkan produksi biomassa terendah dicapai pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dan intensitas cahaya 35 µmol foton/m2 /detik.
Produksi biomassa mikroalga yang ditumbuhkan pada berbagai konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya bervariasi bergantung pada jenis mikroalga. Mikroalga Chlorococcum sp mempunyai rata-rata produksi biomassa yang lebih tinggi dibandingkan dengan 3 jenis mikroalga lainnya. Hal ini sesuai dengan laju pertumbuhan mikroalga Chlorococcum sp yang tinggi pada berbagai kondisi perlakuan. Mikroalga Synechococcus sp dan Chlorosarcinopsis sp mempunyai produksi biomassa yang lebih rendah dibandingkan dengan mikroalga Galdiera spdanChlorococcum sp. MikroalgaGaldiera sp adalah mikroalga yang tidak memberikan respon pada berbagai perlakuan konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya. Hal ini diduga kisaran konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya yang diberikan belum memberikan pengaruh pada metabolisme mikroalga Galdiera sp. Secara umum produksi biomassa tertinggi mikroalga dicapai pada kombinasi konsentrasi nitrogen 2 M dengan intensitas cahaya 140 µmol foton/m2 /detik.
peranannya (Valiela 1984). Intesitas cahaya untuk pertumbuhan mikroalga berkisar antara 1,000 - 10,000 lux (setara dengan 14 - 140 µmol foton /m2/detik), sedangkan intensitas cahaya untuk pertumbuhan mikroalga yang optimal berkisar 2,500-5,000 lux (setara dengan 35 – 70 µmol foton /m2/detik ) (CSIRO 1991).
Kandungan dan Produktivitas Lipid
Dari empat mikroalga yang ditumbuhkan, mikroalga Chlorococcum sp. merupakan mikroalga dengan kandungan dan produktivitas lipid tertinggi (30 % dan 0,20 g/l/hari), sedangkan mikroalga Synechococcus sp. adalah mikroalga dengan kandungan dan produktivitas lipid paling rendah berturut-turut 14,7 % dan 0,05 g/l/hari.
Hasil di atas menunjukkan bahwa konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya mempengaruhi kandungan dan produktivitas lipid keempat jenis mikroalga. Pada konsentrasi nitrogen rendah seluruh mikroalga memiliki kandungan dan produktivitas lipid yang tinggi, sebaliknya pada konsentrasi nitrogen yang tinggi, kandungan dan produktivitas lipidnya rendah.
Lipid mikroalga secara umum dalam bentuk ester gliserol dan asam lemak dengan panjang rantai C14 – C22 (Borowitzka & Borowitzka 1988). Asam lemak
dalam mikroalga termasuk molekul intraseluler karena terdapat dalam sel yaitu dalam kloroplas. Kimball (1991) berpendapat bahwa ada hubungan metabolisme antara karbohidrat, protein dan lemak yaitu kompetisi Asetil ko-A, yang merupakan prekursor pada beragam jalur biosintesis seperti lemak, protein dan karbohidrat (Kimball 1991). Pada kondisi stres lingkungan yaitu konsentrasi nitrogen rendah, mikroalga akan cenderung membentuk lipid sebagai cadangan makanan daripada membentuk karbohidrat. Hal ini disebabkan karena mikroalga lebih banyak menggunakan atom karbon untuk membentuk lipid daripada karbohidrat, sebagai akibat meningkatnya aktifitas enzim Asetil ko-A karboksilase (Sheehanet al. 1998).
Pada konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya tinggi seluruh mikroalga memiliki laju pertumbuhan yang tinggi dengan biomassa yang juga tinggi tetapi umumnya memiliki kandungan dan produktivitas lipid yang rendah, sebaliknya pada konsentrasi nitrogen dan intensitas cahaya rendah menghasilkan laju pertumbuhan dan biomassa yang rendah. Hal ini dapat diartikan bahwa pada umumnya meningkatnya konsentrasi nitrogen menyebabkan peningkatan biomassa, protein, klorofil tetapi lipid menurun. Pada konsentrasi nitrogen rendah dan intensitas cahaya tinggi mikroalga memiliki laju pertumbuhan dan biomassa yang rendah tetapi memiliki kandungan lipid yang tinggi. Hal ini sesuai dengan pendapat Borowitzka & Borowitzka (1988) yang menyatakan, pada konsentrasi nitrogen yang rendah mikroalga akan mengandung banyak lipid. Menurut Becker et al. (1994), mikroalga yang tumbuh pada kondisi yang kekurangan nitrogen dalam kultur biakan akan cenderung mengakumulasi sejumlah besar lipid, tetapi akan menurunkan produksi biomassa, protein, dan asam nukleat.
Lipid merupakan kelompok senyawa yang kaya akan karbon dan hidrogen. Senyawa yang termasuk lipid adalah lemak dan minyak. Lipid juga berperan penting dalam komponen struktur membran sel. Lemak dan minyak dalam bentuk trigliserol yang berfungsi sebagai sumber energi, lapisan pelindung dan insulator organ-organ sel. Beberapa jenis lipid berfungsi sebagai sinyal kimia dan pigmen. Selain ketersediaan unsur hara dan intensitas cahaya, laju pertumbuhan dan produksi lipid mikroalga juga berhubungan dengan proses biokimia yang terjadi di dalam sel mikroalga (Beckeret al. 1994).
SIMPULAN DAN SARAN
Sumber air panas Ciwalini adalah lokasi yang mempunyai keanekaragaman spesies mikroalga tertinggi dibandingkan 3 lokasi lainnya. Produksi biomassa mikroalga Galdiera sp. tertinggi sebesar 10,2 g/l dengan kandungan lipid sebesar 28% dan produktivitas lipid 0,18 g/l/hari. Mikroalga Chlorococcum sp. menghasilkan biomassa tertinggi sebesar 13,5 g/l dengan kandungan lipid 30% dan produktivitas lipid sebesar 0,2 g/l/hari. Mikroalga Synechococcus sp. menghasilkan biomassa tertinggi sebesar 7,3 g/l dengan kandungan lipid 14% dan produktivitas lipid sebesar 0.057 g/l/hari. Mikroalga Chlorosarcinopsis sp. menghasilkan biomassa tertinggi sebesar 9,8 g/l dengan kandungan lipid 17% dan produktivitas lipid sebesar 0.093 g/l/hari. Kondisi pertumbuhan untuk produktivitas lipid yang optimum pada mikroalga Galdiera sp. dan mikroalga Synechococcus sp. adalah pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dengan intensitas cahaya 140 µmol foton /m2 /detik. Sedangkan untuk mikroalga Chlorococcum sp. pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dengan intensitas cahaya 70 µmol foton /m2 /detik dan mikroalga Chlorosarcinopsis sp. pada konsentrasi nitrogen 0,5 M dengan intensitas cahaya 70 µmol foton /m2 /detik. Mikroalga Chlorococcum sp. merupakan mikroalga dengan kandungan lipid dan produktivitas lipid tertinggi serta berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut.
SARAN
DAFTAR PUSTAKA
Banerjee A, Sharma R, Chisti Y, Banerjee UC. 2002. Botryococcus braunii: a renewable source of hydrocarbons and other chemicals. J Crit Rev Biotechnol22:245–79.
Becker EW, Baddiley SJ, Carey NH, Higgins IJ, Potter WG. 1994. Microalgae: biotechnology and microbiology. New York: Cambridge University Press.
Benemann JC, Van Olst MJ, Massingill JC, Weissman, Brune DE. 2003. The controlled eutrophication process: using microalgae for CO2 utilization and agricultural fertilizer recycling. New York: Cambridge University Press.
Bligh EG, Dyer WJ. 1959. A rapid method for total lipid extraction and purification.J Biochem Physiol37:911-917.
Bold HC, Wyne MJ. 1985.Introduction to the algae. Structure and reproduction. 2nded. New Jersey: Prentice-Hall Inc. Englewood Cliffs.
Browner JE, Zar dan CN, Ende. 1990. Field and laboratory methods for general ecology. Third Edition.Brown Publishers. Dubuque. Hlm 237.
Borowitzka MA, Borowitzka LJ. 1988. Microalgal biotechnology. New York: Cambridge University Press.
Borowitzka MA. 1988. Fat, Oil and Hydrocarbons. Di dalam Microalgal Biotechnology. New York: Cambridge University Press.Hlm 267-277.
Borowitzka MA. 1992. Algal biotechnology product and processes-matching science and economics.J Appl Phycol 4:267-279.
Boyd CE. 1982.Water quality management for pond fish culture. Departement of Fisheris and Allied Aquaculture
Carman KR, Thistle D, Ertman SC, Foy M. 1991. Nile red as a probe for lipid storage products in benthic copepods.J Mar Ecol Progress series
