Medium Kultur
Konsentrasi sel fitoplankton dalam kultur cenderung lebih besar daripada di alam membutuhkan nutrient yang lengkap untuk menutupi kekurangan nutrisi di alam Kebutuhan nutrisi semua jenis mikroalga umumnya sama mempengaruhi komposisi dalam medium Beberapa masalah dalam kultur berkaitan dengan medium kultur - Kontaminasi Sumber Medium kultur (air dan nutrisi), udara, dan kultur stok
- Produksi yang tidak konsisten - Kuantitas dan kualitas Membutuhkan komposisi nutrisi medium yang tepat dan teknik persiapan yang steril
Persyaratan Teknis 1. Persyaratan Biologi - bebas kontaminasi/steril ~ bakteri, protozoa, & Jamur - sterilisasi : desinfeksi, chlorinisasi 2. Persyaratan Kimia - Faktor Nutrisi : unsur makro, unsur mikro - unsur makro : N, P, Si; Mikro : trace metals (Co, Mn, Fe, Zn), Vit (B12, B1, biotin) 3. Persyaratan fisika-kimia air - intensitas cahaya, temperatur, pH, salinitas - CO2 sources & homogenisasi (aeration)
Kondisi Umum dalam Mengkultur Alga Mikro Parameter
Kisaran
Optimum
Suhu (°C)
16-27
18-24
Salinitas (g.l-1)
12-40
20-24
1,000-10,000 (bergantung pada volume dan kepadatan sel dalam kultur)
2,500-5,000
Intensitas cahaya (lux)
Fotoperiode (terang:gelap jam) pH
16:8 (minimum) 24:0 (maximum) 7-9
8.2-8.7
Hal penting dalam menyiapkan Kultur Media
Semua larutan harus dibuat dalam gelas kaca. Medium umumya disiapkan dari larutan stok dari macronutrien, trace metals, dan vitamin, yang ditambahkan pada volume air yang lebih besar untuk menghindari penguapan. Medium yang digunakan umumnya dalam bentuk larutan atau solid dengan menambahkan 1.0-1.5 % agar.
Komposisi Nutrisi Medium Makronutrien
Umumnya membutuhkan rasio N : Si : P = 16 :16:1 Nitrogen - Sumber : Urea Ca (NH2)2, KNO3 - Nitrat (NO3) dan ammonium (NH4) sering dimanfaatkan oleh mikroalga. - Membantu dalam pembentukan asid amino (protein) dan enzim-enzim - Ammonium bersifat toxic bila konsentrasinya >100 mM, sehingga konsentrasi ammonium yang digunakan harus lebih rendah Fosfat - Sumber TSP (triple Super Phosphat), Ca(HPO4)2, Na2HPO4, NPK - Bentuk senyawa anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik yang berupa partikulat. - Komponen DNA, RNA, ADP, dan ATP. - Merupakan faktor pembatas. Silikat - Sumber : SiO3 - Hanya digunakan oleh diatom, Silicofalgellates, dan beberapa chrysophyta sebagai bahan pembentuk rangka luar. - Berpengaruh terhadap proses pembentukan klorofil a pada C. gracilis - memicu pembentukan trigliserida
Kalsium (Ca) penting dalam mitosis selama sel membelah dan membentuk kalsium pektat ditengah lamela dari lapisan sel yang membentuk sel tetangga kalium (K) untuk mengaktifkan beberapa enzim yang berperan dalam proses fotosintesis dan respirasi
Komposisi Nutrisi Medium
Mikronutrien Mikronutrien Anorganik Terdiri dari trace metals Berguna untuk pembentukan enzim. besi (Fe) Peranan besi antara lain: 1. Besi merupakan bagian proses katalisis dari banyak enzim oksidasi reduksi. 2. Besi sangat penting dalam pembentukan klorofil, meskipun bukan bagian dari molekul klorofil 3. Besi penting dalam protein heme (sitokrom dan sitokrom oksidase) rangkaian pemindahan elektron dengan cara menambah dan melepaskan elektron pada proses oksidasi dan reduksi. 4. Besi didapatkan pada sejumlah enzim oksidasi yang penting (katalase dan peroksidase) 5. Besi dijumpai pada flavoprotein, feredoksin. magnesium (Mg) Magnesium memiliki beberapa fungsi penting, antara lain : - stabilisasi partikel-partikel ribosom - terlibat dalam sejumlah reaksi enzimatik dengan kapasitas yang bervariasi, 1. dalam reaksi yang menyangkut pemindahan fosfat dari ATP, penghubung enzim terhadap dari ATP dan penghubung enzim terhadap substratnya. 2. mengubah konstanta keseimbangan reaksi dengan cara berikatan dengan produk , misal pada reaksi-reaksi kinase tertentu serta bekerja membentuk kompleks dengan suatu inhibitor enzim. - merupakan aktivator enzim-enzim pada reaksi pemindahan fosfat (kecuali fosforilase), sintesis asam nukleat, karboksilasi dan dekarboksilasi. Magnesium juga - merupakan komponen molekul klorofil yang penting untuk fotosintesis.
Sulfur (S) penting dalam pembentukan protein dimana residu ikatan di sulfida diantara sistein dan metionin dikontribusikan untuk struktur tersier.Sulfur juga terdiri atas vitamin tiamin dan biotin serta koenzim A yang merupakan komponen penting dalam respirasi dan metabolisme asam lemak.Dalam bentuk besi protein sulfur sangat penting dalam reaksi transfer elektron dalam fotosintesis dan fiksasi nitrogen. Boron (Bo) berhubungan dengan translokasi dan penyerapan gula Mangan (Mn) berperan serta sebagai aktivator beberapa enzim respirasi, dalam reaksi metabolisme nitrogen dan fotosintesis (berkaitan dengan pelepasan elektron dari air dalam pemecahannyamenjadi hidrogen dan oksigen). Mengaktifkan nitrat reduktase Seng (Zn) merupakan aktivator dari sejumlah besar enzim diantaranya ADH (Alkohol Dehidrogenase) yang mengkatalisis reduksi asetaldehid menjadi etanol, karbon anhidrase yang mengkatalisis hidrasi karbon dioksida menjadi bikarbonat. Seng tersebar luas dalam tanah namun sukar diperoleh jika kondisi pH-nya meningkat. Seng ini terlibat secara langsung dalam sintesis hormon asam aindol asetat (IAA). Klor (Cl) mutlak diperlukan dalam fotosintesis. Molibdenum (Mo) Peranan yang sangat penting dari Mo ini adalah dalam reduksi nitrat dan fiksasi nitrogen Tembaga (Cu) Tembaga dapat dijumpai dalam plastosianin yang penting dalam fotosintesis dan berperan katalitik khusus dalam tumbuhan serta merupakan bagian dari enzim-enzim seperti polifenol oksidase dan asam askorbat oksidase.
Mikronutrien Organik : vitamin thiamin (B1), cyanocobalamin (B12), dan Biotin kofaktor
dalam pembentukan enzim
EDTA sebagai chelator agent pengikat unsur logam supaya tetap dalam bentuk ter-ion dalam air sehingga dapat dimanfaatkan oleh mikroalga mudah dimanfaatkan oleh
mikroalga
Makronutrient dan Mikronutrient yang dibutuhkan oleh mikroalga Elemen
Symbol kimia
Asal
Macronutrient Hidrogen Carbon Oksigen Nitrogen Potassium Calsium Magnesium Phosphorus Sulfur Silikat
H C O N K Ca Mg P S Si
H2O CO2 O2, CO2 NO3-, NH4+ K+ Ca2+ Mg2+ HPO4-, HPO42SO42SiO2
Micronutrient Chlorine Boron Besi Magnesium Zinc Tembaga Nikel Molybdenum
Cl B Fe Mn Zn Cu Ni Mo
ClBO33Fe2+, Fe3+ Mn2Zn2+ Cu2+ Ni2+ Mo42-
Jenis Medium Premix Komersial
Medium Premix
Medium yang umumnya digunakan untuk memproduksi kultur alga dalam skala kecil (skala lab) Umumnya dapat digunakan untuk mengkultur bermacam-macam mikroalga Terdapat dua macam medium premix yang umum digunakan : Medium Walne Medium Guillard
Komposisi Medium Walne (1) Constituents
Quantities
Solution A (at 1 ml per liter of culture) Ferric chloride (FeCl3)
0.8 g(a)
Manganous chloride (MnCl2, 4H2O)
0.4 g
Boric acid (H3BO3)
33.6 g
EDTA(b), di-sodium salt
45.0 g
Sodium di-hydrogen orthophosphate (NaH2PO4, 2H2O)
20.0 g
Sodium nitrate (NaNO3)
100.0 g
Solution B
1.0 ml
Make up to 1 litre with fresh water(c)
Heat to dissolve
Solution B Zinc chloride (ZnCl2)
2.1 g
Cobaltous chloride (CoCl2,6 H2O)
2.0 g
Ammonium molybdate ((NH4)6Mo7O24, 4H2O)
0.9 g
Cupric sulphate (CuSO4, 5H2O)
2.0 g
Concentrated HCl Make up to 100 ml fresh water(c) Make up to 1 litre with fresh water(c)
10.0 ml Heat to dissolve
Komposisi Medium Walne (2) Solution C (at 0.1 ml per liter of culture) Vitamin B1
0.2 g
Solution E
25.0 ml
Make up to 200 ml with fresh water(c) Solution D (for culture of diatoms-used in addition to solutions A and C, at 2 ml per liter of culture) Sodium metasilicate (Na2SiO3, 5H2O)
40.0 g
Make up to 1 litre with fresh water(c)
Shake to dissolve
Solution E Vitamin B12
0.1 g
Make up to 250 ml with fresh water(c) Solution F (for culture of Chroomonas salina - used in addition to solutions A and C, at 1 ml per liter of culture) Sodium nitrate (NaNO3)
200.0 g
Guillard’s F/2 medium Nutrients
Final concentration (mg.l-1 seawater)a
Stock solution preparations
NaNO3
75
Nitrate/Phosphate Solution Working Stock: add 75 g NaNO3 + 5 g NaH2PO4 to 1 liter distilled water (DW)
NaH2PO4.H2O
5
Na2SiO3.9H2O
30
Silicate Solution Working Stock: add 30 g Na2SiO3 to 1 liter DW
Na2C10H14O8N2.H2O (Na2EDTA)
4.36
Trace Metal/EDTA Solution Primary stocks: make 5 separate
CoCl2.6H2O
0.01
1-liter stocks of (g.l-1 DW) 10.0 g CoCl2, 9.8 g
CuSO4.5H2O
0.01
CuSO4, 180 g MnCl2, 6.3 g Na2MoO4, 22.0 g ZnSO4
FeCl3.6H2O
3.15
MnCl2.4H2O
0.18
Na2MoO4.2H2O
0.006
ZnSO4.7H2O
0.022
Thiamin HCl
0.1
Biotin
0.0005
B12
0.0005
Working stock: add 1 ml of each primary stock solution + 4.35 g Na2C10H14O8N2 + 3.15 g FeCl3 to 1 liter DW
Vitamin Solution Primary stock: add 20 g thiamin HCl + 0.1 g biotin + 0.1 g B12 to 1 liter DW Working stock: add 5 ml primary stock to 1 liter DW
Medium Spirulina (Air Tawar) g/L
Na2CO3 NaCl KNO3 NAHCO3 K2SO4 Urea 2(NH4)PO4 MgSO4.7H2O CaCO3 FeSO4.7H2O
5 5 2 1 1 0.02 0.1 0.2 0.02 0.005
Medium Chlorella (Air Tawar)
Makronutrien KNO3 MgSO4.7H2O KH2PO4
g/L 2 0.2 1.25
Mikronutrien FeSO4.7H2O H3BO3 MnCl2 ZnSO4.7H2O CuSO4.5H2O 3(NH4).0,7MoO3.4H2O
3 mg 2.85 mg 1.81 mg 0.82 mg 0.078 mg 0.171 mg
Medium Komersial
Merupakan medium alternatif yang digunakan untuk memproduksi mikroalga dalam skala besar Mengurangi jumlah tenaga kerja untuk persiapan medium mempengaruhi biaya pengeluaran Hanya mengandung nutrien assensial yang paling penting bagi pertumbuhan mikroalga
Kombinasi fertilizer yang digunakan untuk kultur masal alga laut Concentration (mg.l-1)
Fertilizers A
B
C
D
E
F
Ammonium sulfate
150
100
300
100
-
-
Urea
7.5
5
-
10-15
-
12-15
Calcium superphosphate
25
15
50
-
-
-
Clewat 32
-
5
-
-
-
-
N:P 16/20 fertilizer
-
-
-
10-15
-
-
N:P:K 16-20-20
-
-
-
-
12-15
-
N:P:K 14-14-14
-
-
-
-
-
30
Medium Komersial yang umum digunakan (Air Laut)
Urea ZA (Chlorella) MSP FeCl3 EDTA Silikat (diatom) KNO3 Vit B12 dan Biotin
30 ppm 30-40 ppm 10 ppm 1-5 ppm 1-5 ppm 10-15 ppm 40-50 ppm
Medium diatas umumnya digunakan sebagai pupuk dalam kultur massal Chaetoceros sp. dan Chlorella sp.
Jenis pupuk yang umum digunakan dalam kultur masal
Kultur masal mikro alga (indoor)
Kultur masal mikro alga (outdoor)
