PENAMBAHAN NUTRISI MAGNESIUM DARI MAGNESIUM SULFAT
(MgSO
4.7H
2O) DAN NUTRISI KALSIUM DARI KALSIUM KARBONAT (CaCO
3)
PADA KULTIVASI TETRASELMIS CHUII UNTUK MENDAPATKAN
KANDUNGAN LIPID MAKSIMUM
Dora Kurniasih
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Lampung
Email: owa.kurniasih@gmail.com
Abstrak
Penelitian ini membahas pengaruh penambahan nutrisi Magnesium dari MgSO4.7H2O dan
nutrisi Kalsium dari CaCO3 pada pemanfaatan Tetraselmis chuii untuk mendapatkan
kandungan lipid maksimum. Tujuan penelitian ini adalah menentukan penambahan MgSO4.7H2O dan CaCO3 optimum dengan tujuan mendapatkan lipid maksimum pada
Tetraselmis chuii. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan masing-masing variasi nutrisi MgSO4.7H2O dan nutrisi CaCO3, yaitu variasi pertama 0, 0.2, 2 gr MgSO4.7H2O dan
0, 1, 3 gr CaCO3. Penelitian ini menggunakan fotobioreaktor yang diisi dengan 2 L kultur
mikroalga dengan perbandingan air laut dan mikroalga 4:1, maka 1.6 L air laut dan 0.4 L mikroalganya dimasukan dalam fotobioreaktor dengan intesitas cahaya 4000 lux, salinitas 30 ppt, dan laju alir CO2 4%. Penelitian dimulai dengan mengembangbiakan mikroalga
dengan variasi nutrisi tersebut. Kemudian diamati jumlah sel setiap 3 jam sampai diketahui waktu penurunan kepadatan sel, sehingga didapat waktu pemanenan optimal yaitu pada puncak fasa pertumbuhan. Selanjutnya mengembangbiakan mikroalga kembali sampai waktu pemanenan yang didapat. Mikroalga tersebut dipanen dan kemudian diekstrak minyaknya. Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan pelarut isopropanol dan n-heksana. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase lipid maksimum pada Tetraselmis chuii didapat pada penambahan nutrisi MgSO4.7H2O 2 gr dan 0 gr CaCO3, yaitu 8,53%.
Penambahan MgSO4.7H2O berpengaruh terhadap jumlah lipid yang terkandung pada
Tetraselmis chuii, dimana semakin tinggi MgSO4.7H2O yang ditambahkan pada kultur maka
lipid yang terkandung pada Tetraselmis chuii semakin tinggi. Berbeda halnya dengan penambahan CaCO3, dimana penambahan CaCO3 yang semakin banyak persentase lipid
yang dihasilkan semakin dikit.
Kata Kunci: Tetraselmis chuii, MgSO4.7H2O, CaCO3, lipid maksimum Pendahuluan
Mikroalga Tetraselmis chuii dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biooil karena di dalamnya terdapat kandungan lipid. Kandungan lipid mikroalga bervariasi tergantung kepada kondisi lingkungan seperti pH, suhu, salinitas, konsentrasi CO2, dan
ketersediaan zat nutrisi. Konsentrasi zat nutrisi di dalam media kultivasi merupakan faktor penting yang menentukan reaksi biokimia secara keseluruhan. Magnesium dapat diperoleh dari MgSO4.7H2O berfungsi untuk pembentukan klorofil dan unsur Ca sebagai
nutrisi dapat di peroleh dari CaCO3 berfungsi untuk pembentukan sel. Tri Astuti (2009)
melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh penambahan Mg2+ (magnesium)
terhadap produktivitas dan komposisi asam lemak mikroalga Scenedesmus sebagai bahan baku biodiesel. Dari penelitian ini diketahui bahwa penambahan Mg2+ (magnesium)
dapat meningkatkan kadar lipid tetapi tidak berpengaruh terhadap komposisi asam lemak. Data menunjukkan kadar lipid mikroalga meningkat dengan adanya penambahan ion Mg2+,yaitu dari 14,25% (Mg2+ = 0 mg/L) menjadi 21,5% (Mg2+ = 0,1 mg/L) dan 23,50%
(Mg2+ = 1 mg/L). Magnesium diberikan dalam bentuk garam MgSO
4.H2O. Tingginya kadar
lipid diduga disebabkan oleh kondisi kultur yang stress akibat surplus Mg2+. Kadar lipid
yang tinggi pada mikroalga biasanya diperoleh pada kondisi stress yang terjadi bersamaan dengan penurunan laju perkembangbiakan sel. Perez-Pazos (2011) telah melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan CaCO3 pada sintesis lipid
mikroalga Chlorella sp. dengan kondisi cahaya yang berbeda. Pada penelitian ini, digunakan variasi CaCO3 0,5g/L dan 1,5 g/L. Produksi lipid tertinggi diperoleh pada
kondisi cahaya biru dengan penambahan CaCO3 1,5 g/L dan periode cahaya 6:18 yaitu
0,778 g/L. Penelitian lain juga dilakukan (Anonim) untuk mengetahui pengaruh penambahan kalsium terhadap pertumbuhan mikroalga. Hasil pengamatan pola perkembangan kelimpahan plankton pada perlakuan dengan konsentrasi 25 ppm menunjukkan kecenderungan adanya peningkatan. Pada pengamatan hari ke 3 kepadatan mikroalga pada konsentrasi kalsium 25 ppm adalah sebanyak 575926 sel/L, pada hari ke 7 sebanyak 1016667 sel/L dan mencapai puncak pada hari ke 14 sebanyak 2642962 sel/L. Sedangkan pada perlakuan dengan konsentrasi kalsium 0 ppm dan 50 ppm cenderung meningkat pada hari ke 7 dan jatuh pada hari ke 14. Untuk perlakuan dengan kondisi 75 ppm, kepadatan sel cenderung menurun pada hari ke 7 dan jatuh pada hari ke 14. Hal ini menunjukkan bahwa pertumbuhan populasi plankton dipengaruhi oleh penambahan kalsium. Produksi lipid pada mikroalga dipengaruhi ketersedian nutrisi dan intensitas cahaya. Beberapa jenis alga menghasilkan lipid dalam jumlah banyak pada keadaan kekurangan nutrisi (Bei wang, 2008). Salah satu nutrisi yangdigunakan yaitu nutrisi MgSO4 dan CaCO3
.
Kandungan minyak alga Tetraselmis chuii yang bergantung dengan kondisi lingkungan yaitu salah satunya ketersediaan zat nutrisi. Penelitian ini membahas penambahan nutrisi MgSO4.7H2O dan CaCO3 pada kultivasi Tetraselmis chuii untuk
mendapatkan kandungan lipid yang maksimum. Metodologi Penelitian
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini : photobioreaktor, tabung gas CO2, lampu
neon, aerator, flowmeter, haemocytometer, mikroskop, luxmeter, centrifuge, oven, sokhlet, timbangan digital, vacuum evaporator. Bahan yang digunakan pada penelitian ini : Tetraselmis chuii, air laut, udara, gas CO2, nutrisi MgSO4.7H2O dan CaCO3, isopropanol,
dan heksana. Prosedur
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan masing-masing variasi nutrisi MgSO4.7H2O dan nutrisi CaCO3, yaitu 0, 0.2, 2 gr MgSO4.7H2O dan 0, 1, 3 gr CaCO3.
Penelitian ini menggunakan fotobioreaktor yang diisi dengan 2 L kultur mikroalga dengan perbandingan air laut dan mikroalga 4:1, yaitu 1600 ml air laut dan 400 ml mikroalga. Bahan ini dimasukan dalam fotobioreaktor dengan intensitas cahaya 4000 lux, salinitas 30 ppt, dan kandungan CO2 4%.
Penelitian dimulai dengan mengultur mikroalga sesuai dengan rancangan percobaan. Kemudian untuk menentukan jumlah sel diamati setiap 3 jam sampai dicapai penurunan kepadatan sel, untuk menentukan waktu pemanenan optimal yaitu pada puncak fasa pertumbuhan. Selanjutnya mengembangbiakan mikroalga dioperasikan sampai waktu pemanenan yang diperoleh. Mikroalga tersebut dipanen dan kemudian diekstrak minyaknya. Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan metode imersi. Ekstraksi yang dilakukan dengan menggunakan pelarut isopropanol dan n-heksana, . Analisis Sampel
Pertama Massa mikrolaga yang akan diekstrak ditimbang, selanjutnya mikroalga diekstrak, minyak yang didapat ditimbang lalu dihitung persentase minyaknya dengan persamaan :
Persentase minyak alga =
Hasil dan Pembahasan
Gambar 1. Penambahan nutrisi MgSO4.7H2O terhadap persentase lipid.
Profil penambahan MgSO4.7H2O dapat dilihat pada Gambar 1, dapat dilihat bahwa
pada kondisi tanpa penambahan CaCO3 0 gr dengan variasi penambahan MgSO4.7H2O
sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang dihasilkan meningkat. Akan tetapi, pada penambahan CaCO3 pada 1 gram dan 3 gram dengan variasi penambahan
MgSO4.7H2O sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang dihasilkan menurun.
Hal ini menunjukan bahwa penambahan MgSO4.7H2O berpengaruh terhadap kandungan
lipid yang terkandung pada Tetraselmi chuii, dimana semakin tinggi MgSO4.7H2O pada
kultur maka kandungan lipid yang terkandung pada Tetraselmis chuii semakin tinggi. Hal ini dikarenakan oleh kondisi kultur stress akibat surplus Mg2+.Kadar lipid yang tinggi pada
mikroalga biasanya diperoleh pada kondisi stress yang terjadi bersamaan dengan penurunan laju perkembangbiakan sel. Akumulasi lipid di dalam sel mikroalga umumnya terjadi pada fase stasioner. (Lubian, 2000). Logam magnesium (Mg2+) merupakan inti dari
molekul klorofil. Hasil penelitian menunjukkan sekitar 6 % dari total Mg2+ di dalam sel
mikroalga terikat dalam bentuk molekul klorofil. (Stanier,1983). Namun demikian, respon negatif oleh sel mikroalga dapat terjadi, baik dalam kondisi defisiensi maupun surplus ion Mg2+,dan akibatnya perkembangbiakan sel terhambat dan pertumbuhan abnormal. Hasil
yang diperoleh ini juga didukung dari penelitian sebelumnya, yang dilakukan oleh Tri Astuti (2011). Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan Mg2+ terhadap produktifitas dan komposisi asam lemak mikroalga Scenedesmus. Hasil
analisis menunjukkan kadar lipid pada Scenedesmus,sp meningkat dengan adanya penambahan Mg2+, yaitu dari 14,25% ,menjadi 21,5% dan 23,5%.
Berdasarkan data yang telah diperoleh dari pengukuran, hasil penelitian menunjukkan persentase lipid tertinggi diperoleh pada penambahan MgSO4.7H2O 2 gr
dan tanpa penambahan CaCO3 yaitu sebesar 8,53%. Persentase lipid tertinggi diperoleh
pada kepadatan sel terendah, yaitu sebesar 290.000 sel/mL. Hal ini disebabkan karena pada penambahan nutrisi MgSO4.7H2O 2 gr dan tanpa penambahan CaCO3 mikroalga
tersebut tidak fokus pada pertumbuhan sel terhadap pembentukan lipid. Semakin besar resiko mikroalga terancam hidup, maka semakin banyak kandungan lipid yang terbentuk. Sedangkan pada variasi penambahan CaCO3 persentase lipid yang didapat cenderung
tidak stabil. 6 9 0 1 2 P er se nt as e li pi d (% ) MgSO4.7H2O (gram) CaCO3 0 gr CaCO3 1 gr CaCO3 3 gr
Gambar 2. Penambahan CaCO3 terhadap persentase lipid
Gambar 2 menunjukkan bahwa penambahan CaCO3 3 gram dengan variasi
penambahan MgSO4.7H2O 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang didapat cenderung
menurun yaitu 8,12%, 7,18%, 6.39%. Hal ini dikarenakan nutrisi CaCO3 yang diberikan tidak terkonsumsi dengan baik oleh mikroalga Tetraselmis chuii. Dapat dilihat dari adanya endapan CaCO3 yang berada di dalam kultur yang dapat mempengaruhi pertumbuhan
selnya sehingga kandungan lipid yang terdapat pada mikroalga rendah.
Berdasarkan penelitian ini, CaCO3 tidak sesuai digunakan pada kultur mikroalga
Tetraselmis chuii untuk mendapatkan kandungan lipid yang tinggi. Pada penambahan CaCO3 1 gr dengan variasi penambahan MgSO4.7H2O 0gr 0.2 gr, dan 2 gr, persentase
lipid yang didapat cenderung menurun yaitu dari 8.32% (0 gr), 8,27% (0,2 gr) dan 8,211 % (2gr).
Gambar 3 Penambahan MgSO4.7H2O terhadap biomasa
Gambar 3 menunjukan bahwa tanpa penambahan CaCO3 (0 gr) dan pada
penambahan CaCO3 3 gram dengan variasi penambahan MgSO4.7H2O sebanayak 0 gr,
0.2 gr, dan 2 gr biomasa yang dihasilkan meningkat pada penambahan MgSO4.7H2O 0.2
gram dan menurun pada penamabahan MgSO4.7H2O 2 gram. Akan tetapi, pada
penambahan CaCO3 1 gram dengan variasi penambahan MgSO4.7H2O sebanyak 0 gr,
0.2 gr, dan 2 gr biomassa yang dihasilkan menurun.
Gambar 4 Penambahan CaCO3 terhadap biomasa 6 9 0 1 2 3 P er se nt as e li pi d (% ) CaCO3 (gram) MgSO4.7H2O 0 gr MgSO4.7H2O 0.2 gr MgSO4.7H2O 2 gr 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 B io m as sa ( gr ) CaCO3 (gr) MgSO4.7H2O 0 gr MgSO4.7H2O 0.2 gr MgSO4.7H2O 2 gr 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 B io m as sa ( gr ) MgSO4.7H2O (gr) CaCO3 0 gr CaCO3 1 gr CaCO3 3 gr
0.01 0.03 0.05 0 1 2 m as sa l ip id ( gr ) MgSO4.7H2O (gr) CaCO3 0 gr CaCO3 1 gr CaCO3 3 gr Gambar 4 menunjukan bahwa pada tanpa penambahan MgSO4.7H2O (0 gr) dan
pada penambahan MgSO4.7H2O 0.2 gram, dan penambahan MgSO4.7H2O 2 gram
dengan variasi penambahan CaCO3 sebanayak 0 gr, 1 gr, dan 3 gr biomasa yang
dihasilkan meningkat pada penambahan CaCO3 1 gram dan menurun pada penambahan
MgSO4.7H2O 3 gram.
Gambar 5 Penambahan MgSO4.7H2O terhadap produktivitas
Gambar 5 menunjukan bahwa pada penambahan tanpa penambahan CaCO3 (0 gr)
dan pada penambahan CaCO3 3 gram dengan variasi penambahan MgSO4.7H2O
sebanayak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr produktivitas lipid yang dihasilkan meningkat pada penambahan MgSO4.7H2O 0.2 gram dan menurun pada penamabahan MgSO4.7H2O 2
gram. Akan tetapi, pada penambahan CaCO3 1 gram dengan variasi penambahan
MgSO4.7H2O sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr produktivitas lipid yang dihasilkan menurun.
Gambar 4.6 Penambahan MgSO4.7H2O terhadap produktivitas
Gambar 6 menunjukan bahwa pada tanpa penambahan MgSO4.7H2O (0 gr) dan
pada penambahan MgSO4.7H2O 0.2 gram, dan penambahan MgSO4.7H2O 2 gram
dengan variasi penambahan CaCO3 sebanayak 0 gr, 1 gr, dan 3 gr produktivitas lipid
yang dihasilkan meningkat pada penambahan CaCO3 1 gram dan menurun pada
penamabahan MgSO4.7H2O 3 gram.
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan, biomasa dan massa lipid yang tertinggi terdapat pada tanpa penambahan MgSO4.7H2O (0 gr) dan penambahan CaCO3 1 gr yaitu
sebesar 0.489 gr, massa lipinya 0.0407 dan persentase lipid yang dihasilkan 8.32%. Pada penambahan CaCO3 yang semakin banyak tidak sesuai dalam pengkulturan mikroalga
pada Tetraselmis chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum, akan tetapi MgSO4.7H2O sesuai untuk ditambahkan pada kultur mikroalga Tetraselmis chuii untuk
mendapatkan persentase lipid maksimum. 0.01 0.03 0.05 0 1 2 3 m as sa l ip id ( gr ) CaCO3 (gr) MgSO4.7H2O 0 gr MgSO4.7H2O 0.2 gr MgSO4.7H2O 2 gr
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan :
1. Jumlah biomassa dan massa lipid yang tertinggi terdapat pada tanpa penambahan MgSO4.7H2O (0 gr) dan penambahan CaCO3 1 gr yaitu sebesar biomasanya 0.489 gr, massa lipid 0.0407 gr dan persentase lipid yang dihasilkan 8.32%.
2. Persentase lipid maksimum yang terkandung pada mikroalga Tetraselmis chuii didapat pada penambahan 2 gr MgSO4.7H2O dan tanpa penambahan CaCO3 0 gr,
yaitu sebesar 8,53%
3. Pada penambahan 3 gr CaCO3, mikroalga Tetraselmis chuii tidak mampu
menyesuaikan diri karena lebih banyak terbentuk endapan CaCO3 yang
mempengaruhi pertumbuhan selnya sehingga kandungan lipid yang terdapat pada mikroalga rendah.
4. Semakin banyak MgSO4.7H2O yang ditambahkan dengan tanpa ditambahkan CaCO3,
persentase lipid mikroalga Tetraselmis chuii cenderung meningkat.
5. Penambahan CaCO3 tidak sesuai dalam pengkulturan mikroalga pada Tetraselmis
chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum, akan tetapi MgSO4.7H2O sesuai
untuk ditambahkan pada kultur mikroalga Tetraselmis chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum.
Daftar Pustaka
Astuti, J. Tri., Sriwulandari, Lies., Sembiring, T.2011.Pengaruh Penambahan Mg2+
Terhadap Produktifitas dan Komposisi Asam Lemak Mikroalga Scenedesmus Sebagai Bahan Biodiesel. LIPI : Bandung
Bei Wang., Li, Yanqun., Wu, Nan., Q, Lan, Christopher. 2008. CO2 Biomigation Using
Microalgae. Appl Microbiol Biotechnol. 79: 707 – 718.
Perez-Pazos.2011. Synthesis of Neutral Lipids in Chlorella,Sp. Under Different Light and Carbonate Conditions.Universidad de Narino, Colombia.
