PERTUMBUHAN DAN PASCA PANEN MIKROALGA HASIL KULTUR SKALA SEMI MASSAL Oleh: I)ra. Hexa Apriliana Hidayah, MS
PENDAHULUAN Sel-sel mikroalg4 merupakan pakan alami bagi larva dalam pembenihan karena pada awal kehidupan
ikar/ non ikan membutuhkan persyamtan pakan yang
sangat spesifik dan kompleks. Penguasaan teknik kultur harus didasari pengetahuan
biologi organisme yang akan dibudidayakan. Pertumbuhan mikroalga kultur, membutuhkan berbagai senyawa anorganik, sebagai hara makro dan mikro. Unsur hara makro yaitu: N, Feo Zno
B
K
S,
Na
Si, dan Ca. Unsur hara mikro yaitu:
Mn, Cu, Mg, Mo, Coo B. Unsur N, P, dan S penting unfuk pembenfukan
protein. Unsur
K berfungsi dalam metabolisme karbohidrat. Fe dan Na berperan
dalam pembentukan khlorofil. Sid an Ca merupakan bahan untuk pembentukan dinding sel. Vitamin (Bl2) untuk memacu pertumbuhan dengan merangsang pros€s
fotosintesis. Selain itu kondisi lingkungan seperti cahaya, suhu, tekanan osmosis dan pH juga dapat memacu atau menghambat pertumbuhan. Faktor genetic juga sebagai faktor internal (sifat- sifat pertunbuhan).
PERTUMBUIIAN MIKROALGA
:
Pertumbuhan mikroalga dalam kultur ditandai bertambah besar ukuran sel atau bertambah banyaknya jumlah sel. Ada 4 fase pertumbuhan pada mikroalga yang
dikultur yaitu:
1.
Fase istirahat
bio.unsoed.ac.id
Sesaat setelah statler dimasukkan pada rnedia kultur. Populasi tidak mengalami
pelubahan. ukuran sel mernbesar, tetapi belum terjadi pembelahan sel sehingga kepadatan sel belum meningkat. organisme aktif ,melakukan metabolisme, terj adi sintesis protein. 2.
Fase logaritmit
Terjadi pernbelahan sel dengan laju pertumbuhan tetap. pada kondisi yang optimum" Iaju pertumbuhan mencapai maksimal. .).
fase stationer
Pertumbuhan mulai mengalami penurunan dibandingkan fase logaritmik. Laju repnoduksi sama dengan laju kernalian. Fenambahan dan pengurangan jumlah sel relatif sama atau seimbang, sehingga kepadatan tetap. 4.
frse kematian
Laju kenlatian lebih cepat dari laju reprroduksi. Jurnlah sel menurun
secara
geornetrik. Penurunan kepadatan ditandai dengan penrbahan kondisi optimum, yang dikarenakan temperatur, cahay4 pH dan hara yarrg ada.
Penghitungan liepadatan unruk mengetahui perturnbuhal sel, kepadatan
hibit, kepadatan awal kultur dan kepadatan pada saat panen. Kepadatan dihitung dengan menggunakan Hemacytometer atau sedgewich
raffer.
Sebagai alat bantu
adalah mikroskop, Hand counter dan pipet tetes;.
Hemacytonneter adalah alat yang terbuat dari gelas yang dibagi menjadi kotak-kotak pada dua tempat bidarrg pandang. Kotak berbentuk bujur sangkar dengan
sisi
i
mm, tinggi 0,1 mm dan diftrtup dengan gelas penutup (volume
bio.unsoed.ac.id
ruangan:0,1 mm3 atau l0 a ml. Kntak bujur sangkar sisi lmm dibagi menjadi
25
kotak bujur sanglrar yang dibagi lagi merrjadi 16 kotak buiur sangkar lebih kecil.
Penghitungani Pada bidang yang kotak-kotak lmm arah ke kanan ke bawah ke kiri
ke bawah ke kanan dan seterusnya. perhitungan dapat boleh hanya dilakukan beberapa kotak s.aja.
* N x l04seV ml
Kepadatan Keterangan:
N:
jumlah rnikroalga yang terdapat pada bujur sangkar dengan sisi 1mm
I
sedgewich rafter adalah alat yang serupa e{las obret tetapi teb4l dan pada setiap sisinya letrih tinggi sehingga pada sisi Oafarfr membentuk teLuilan persegi I
panjang. tjkuran lekulcan 50
x 20 xO,l mm3. untui< menghiturrg kepadatan maka I
dihitung terlebih dahulu ukuran seclgewich raffer, yaiiu:
Panjang,=50mm lebar=20rnm tinggi: lmm
I
I
Maka:
Volume
:
50
x20 x
I
mm3
: I ml
Keterangan: d
:
diameter bidang pandang
1000: volume Luas bidang pandang (Lbp) = 3,14 x (d / 2)2 Maka:
Jumlah tridang pandang (Jbp) = 1000 lLbp .tumlah rerata
sel l0 x pcngamatar:
n
N{aka:
bio.unsoed.ac.id :
Kepadatan
N) Jhp x n seVml
Keterangan:
N = kepadatan n
:
rata-rata.jumlah plankton dari l0
x
pengamatan
FAKTOR PEMBATAS PERTUMtsUHAI\I Faktor pembatas adalah sumber daya penting yang paling dekat dengan minimum kritis yang dibutuhkan oleh organisme/ alga. Beberapa faktor pembatas, antara lain kekurangan nutrisi kimia dan parameter
fisik, intensitas cahaya
dan
temperatur, serta organisme pemangsa/ biotik. Keberhasilan di alam karena kondisi
optimal untuk hidup, adapun yang memuutrri adalah toleransi alga terhadap parameter biotik dan abiotik, yaitu:
i.
ilabitat K.edalaman suatu ternpat mempengaruhi zana-zana suatu
Keberadaan sel alga pada zona eufotilg lebih sering dari pada
'perairan.
di zona-zona yang
lain. Peran angin berfungsi clalarn mr:ngaduk permukaan air secara meluas. Musim
akan mentpengaruhi temperatur suatu ternpat. Temperatur merupakan variabel
penting dalarn proses pengadukan" Musirn, temperatur dan salinitas sangat mempengaruhi struktur kerapatan
air. Meningkatnya
salinitas, kerapatan juga
meningkat. Daerah pantai rnerrpunyai kisaran salinitas 28%o 320,6. pengadukan juga membantu memenuhi nutrisi pada permukaan air.
Batu karang merupakan ekosistem yang paling pr,otluktif
keragaman
organisme-organismenya besar. Pembentukan batu karang oleh individu-individu
bio.unsoed.ac.id
binatang l<arang polyp yang mengeluarkan sejumlah corelyt kalsium karbonat.
setiap karang mempunyai tentakel l,ang melingkar untuk menangkap plankton atau mangsa iain.
Disamping itu makanatr diperoleh dari simbiosis dinoflagellata di dalam selselnya, diseLrut zooxanthello. Tumbukr pada kedalaman kurang dari 25 m, sehingga z:
oox anthe
2.
I
la mampu berfotosintesa.
Tenrperatur
lbrnpenatur secara langsung mempengaruhi organisme hidup melalui
proses metabolisme. Temperafur irertarnbah sejalan dengan salinitas pengendalian berat jenis air. Temperatur pengadui
lebih lanjut
dan
variabel penting dalam proses
air,
terhadap
mempengaruhi stabilitas kolom air. Temperalur
oleh ikarena itu
untuk pertumbuhan alga
antara (ls-25) oc. Ada beberapa yang mempunyai temperatur optimum rendah 4-6 'C, f)iatornae di Antartjka.
3. Cahaya
i
Alga mernbu'fuhkan cahaya untuk fotosintesis. Yang harus dipertimbangkan
dari cahaya adalah fotoperioclisitas dan kualitas (panjang gelombang). Intensitas cahaya berkurang secara eksponensial selama menembus air. Berkurangnya cahaya selaras dengan absorbsi
air, materi dalam aii dan sejumlah partikel kecil terlarut
(tennasuk planklon). Intensitas cahaya rendah sebagai pembatas di musim dingin, karena kecepatan fntosintesis rendah.
Intensitas cahaya tinggi mempercepat fotosintesis, sebagai pembatas adalah carbon. Cyanophyta mendominasi perairan dan tanah karena mampu berfotosintesis
bio.unsoed.ac.id cryptophyta ada penambahan fikoeritrin (maksimum
pada pencaha,vaan rendah. menJ/erap 54.5
nrn).
Cahaya hijau (540 run), cahaya rnaerah (6a0 nm). tntensitas
cahaya penting dalarn pembentukan rnakromolekul dari COz. Besarnya fluktuasi carhaya tergantung kedalaman dan waktu (harian dan musiman),
4.
Salinitas Perubahan lapisan
air
berpenlyaruh terhadap perbedaan berat
jenis
pada
lingkungan akuatrlq perubahan ini dise,but dengan stratifikasi, yang mempengaruhi keberadaan
sel pada zona euphotik dan keberadaan nutrien.
anorganik tidak larut
di
lautan. Fungsi mereka sebagai penyusun elemen yang
*.peutjng-do&sl*4ktiv.ttg.Lesmosis. Garam-ganam didorninasi oleh
Garam-garam
ca*, HCor'dan co:-
di
lperairan yang kuat arusnya
yang mempengaruhi tingginya pH (di atas
E). Perairan yang tenang dengan total garam-garam tidak larut renclah dari Na- dan
Cl- sehingga kandungan pH lebih asam (di bawah 7).
5.
Arus air
Arus air atau daerah totik di daerah sungai-sungai cepat dan lambat di kolam-kolann. Sungai yang dalam nrusnya lebih tenang. Dasar sungai tertutup oleh
sedimen bebas (endapan dan lumpur). cahaya tidak menembus sampai dasar sungai, sehingga pertumbuhanalga terbatas pada daerah dangkal
di
sepanjang tepi
sungai. Kelnmpok panting penghasil pro5s5 fotosintesis adalah tumbuhan berpernbuluh, Bryophyta" alga benthik (diatom pennatae), filamen chlorophyt4 B atr ac ho spe
6.
r mum (R hodophyta) dan Cyanoba cteria.
Nutrisi
Ketersediaan nutrisi menentukan tingkat prertumbuhan alga. Kebanya!4q nutrisi-
bio.unsoed.ac.id
nutrisi tersebut terdapat dalam.iumlah yang cukup sesuai kebutuhan, sehingga tidak menjadi faktor pembatas tenaga untuk perturnbuhan. Tinggi rendahnya diberi istilah
euffofi dan oligotrofi. Respon terhadap pembatas nutrtsi perturmbuhan adalah berkurangnya .jumlah
sel. Aspek lainn;va dari kornposisi dan
kecenderungan penurunan kandungan ldrh:rofil
fisiologi,
dan protein per sel,
serta
penambahan karbohidrat (kadang-kadang l,e,mak).
tlnfuk keperluan nutrisi, terutama
pacla
kultur alga, uusur-unsur hara yang
dibutuhkan alga untuk kelangsungan lriduprrva terdiri atas ;
Selain bahan anorganik, beberapa alga juga menggunakan bahan organik
sebagai surnber energi dan pertumbuhan" antara
lain biotin, tiamin,
atau
sianohobalamin (Brz). Konsentrasi nitrogen dan fosfat yang cukup rendah mempengaruhi prosentase karbon tertentu, Lrerhubungan dengan kenaikan protein
dan penurunan karbohidrat. Mikroalga dapat juga rnelakukan
pertumbuhan
heterotropilg yaitu dala"m kultur di iaboratorium. Media yang digunakan glukos4 asetat
atau laktat.
Nitrogen Kebanyakan alga dapat mengikat NO-3, NO 2 atau NFI*a sebagai sumber nlfrogen rvalaupun beberapa flagellata" khususnya Euglern tidak dapat tumbuh pada daeratr yang kaya
jumlah
nitrit dan nitrat. Nihit pada perairan
ba.n1,ak karena rlalam bentuk
a.lami tidak berada dalam
lain. Beberapa alga marnpu mengikat nitrogen
bio.unsoed.ac.id
anorganik t$rutama urea. Amonium seringkali dalam jumlah sedikit, sebagai NO-3
dari pada Nff a, kottsentrasi 0,5
-
I
per
mol. NOI harus direduksi terlebih dahulu
menjadi NIfa oleh aktivitas nitrat reduktase pada sel sebelurn bergabung menjadi asam amino.
Posfor
orthophosphat (Poa3) adalah satu-satunya sumber bahan organik penting untuk alga walaupun mudah terisi elemen dari macam-macarn bahan organofosfat. Dalarn kondisi defisiensi fosfat, aktivitas fostbtase alkalin meningkat cepat (10-100
kali).
.Alga nlenyimpan kelebihan fosfat sebagai polifosfat
yang berdiameter 30-500
nm.
tli granula sitoplasma
Sebagai contoh Glyserofbsfut sering cligunakan
setragai rnedia kultur.
Silikon
I)iatotnae mengandung frustula silicon Si(OH)4, disamping
itu
sel yang kekurangan
,
dalam bentuk asam orthosilisat,
Si diperlukan unfuk membentuk dinding sel , sintesis DNA.
Si
menimbun remak. Diatomae kekurangan
N
dan p
meniml"run karboh idrat.
Mikroelelmen dan vitamin
Meskipun bukan factor perr,batas (seperti N,
p
cian
si), elemen mikro
diperlukan dengan konsentrasi yang keciv sedikit. Fe, Mn, co dan Zn merupakan
*eGin'tniTiim:EDfA-uitlblah
agen sintesis dalam media aia.mi. Beberapa alga jriga
rnembutuhkan sumber vitamin, yaitu vitamin 812, Thianrin atau Biotin, Kandungan vitannin dalam perairan berkisar
l0 mg/liter bio.unsoed.ac.id 100
]PA,SCA PA,}[EN
MIKROALGA
Kegunaan rnikroalga bermacam-maoam, ada yang langsung digunakan sebagai pakan alami, sebagai bibit, dikeringkan atau disimpan dalam freezer. Hasil
panen tlapat disrmpan dalam bentuk kering dan bentuk basah. penyimpanan baru
dapat dilakukan setelah mikroalga dikonsenhatkan dahulu
menggunakan
planWonnet, centrifuge, plate separator dan berbagai nnacam filter atau bahan fiokulan.
l,' I
Pernanenan
I
I
I
Pemanenan mikroalga
yanfi tepat berdas{rkan pola pertumbuhan
harus
I
dilalmkan pada saat nnikoalga mencapai prmcak populasi
.
Pemanenan terlampau
I
cepat atau belum ntencapai puncak populasi" maka pisa zathara. masih cukup besar I
sehingga dapat rnembahayakalr organisme pe.ang,!a. Pemanernn terlambat maka sudah banyak terjadi kematian sehingga kualitasnya turun. Pernanenan dapat dilakukan secara
sebagian, diannbil
2/3 bagian. Sisa yang
total atau sebagian. Apabila dilakukan
ll3
bagian dib€ri lagi air laut dengan
pernrqrttkan" llelrcrapa peralatan yang bisa digunakan antara
lain:
planktonnet,
centrifuge, plate separator dan berbagai rnacam filter. Ljntuk mikroalga bentuk filarnen, seperti Skekctonema dan Spinttina da.pat juga dengan cara penyaringan.
Bentuk kering didapat dari hasil penjemuran konsentrat mikroalga cli bawah
sinar matahari dengan suhu 70 oC atau rnenggunakair oven.Mikroalga kering disimpan dalam botol-botol yang tertutup rapat. Bentuk basah beku diperoleh dengan
bio.unsoed.ac.id
penyirnpanan yang teiah dipadatkan di dalam {leezer.
Femeliharaan stok murni Pemeliharaan yang kesinambungan mikroalga perlu dilakukan dengan pemeliharaan
stok murni. Stok murni disimpan dalam rnedia agar atau media cair dan disimpan
dalam lemari pendingin. Penyimpanan stok dalam media agar dapat bertahan sampai 6 bulan. Penyimpanan stok mumi dal;rm media cair dilakukan dalam tabung
reaksi volume 10 ml, diberi pupuk tanpa aerasi, harus dilakukan pengocokan setiap
hari" Biakan stok murni diganti seminggu sekali dan dileta.kkan pada'rak kultur dengan perrcahayaan lampu bertahan sampai
TL.
Penyimpanan dalam lemari pendingin dapat
I bulan.
[,8hru.futr, Pemanenan mikroalga
yang tepat berdasarkan pola
pertumbuhan.
Pemanenan terlarnpau cepat atau belum mencapai puncak populasi, maka sisa zat
hara rnasih cukup besar sehingga dapat membahayakan organisme pemangsa. Femanenan terlambat maka sudah banyak terjadi kematian sehingga kualitasnya
tumn. Sesaat setelah fase pertumbuhan loganitmit tedadi pernbelahan sel dengan laju perhrmbuhan tetap. Pada kondisi yang optimum, laju perturnbuhan mencapai nnaksimal.
DAF"TAR PUSTAKA
Bold, F{.c. and Michael J. wynne. i985. Introduction to the Argae. sec. Prestice l{all Inc., Englewood Cliffs. N.J. 07632. tsorowiteka, B
Ed.
M. A. dan L. J. Bororviteka. 1988. Dunaliella. Microalgal bio.unsoed.ac.id
iotec hno lo gy. Cambrid ge U n ivers
i-r,"- Fre
s
s,
C
ambri
d
ge.
campbell, N.A., J.B. Reece and L.G. Mitchell. 1999. Biologi. Edisi l(elima. 'lledemahan Manalu, W. Penerbit Erlangga, Jakarta.
Darle1,, V/.
M. 1992- Algal Biology:
a physic,logical approach. Blackwell Scientific
Fublications, Oxford, London.
Direklorat Birra Pembenihan. 1998. fludidaya Mikroalga Skala Laboratorium dan h{assal. Direktorat Jenderal Perikanan, Jakarta.
-
+snanst$,o-4-.ds{F€- Kurniastuty- 1995., Teknik kuXtur Phytoplankton dan Zooplanlcton. Fakan Alami untuk Pembenihan Organisme Laut. Penerbit Kanisius, Yogyakarta.
l-ee, R. E. 1989. Phycology. Second Edition. Cambridge University hess, New York. R. E" 2006. The Benedifits of Dietary $upplernentation with Chlorella p),renoidosa in Patients with Brain can{er or Suffbring from certain
IV1erchant,
Common Chron ic lllnesses. http ://ruskandi.t{ipod.comi id I 5.htrn1" I
Nurhidayati, T., S. B. M. Sambiring dan M. Munif. 2005. Pengaruh f;enambahan IA,A, 'f'erhadap Laju Pertumbuhan Popula{i Spirulina sp. Dalam Media zarrouk Modifikasi. Jurnal IPTEK S (l) : 143-150. I
OH-Hama, T'. and
S. Miyachi. 1988. Chloreilg Mikroalgae
Biotechnology.
Cambrisge,I-ondon.
i i
Pandebesie,
Il.
S. Dan Susi,
A. W.2005. Gr,:en Algae (Chlorella sp.) Biosorption
for Nitrat and Phospat. Jumal Purifikasi 6
(tl
: 73'78. I
lVfartosudarmo,
B. dan Sabarudin, S. 1980. Ir,4akanirn Hidup Larva Udang Paneid.
Direklorat .Ienderai Perikanan, Departemen Pertanian, Jakarta. Sze, P, 1993. A. Biology of The Algae. Secorrd Edition. Wm. C. Brown Publishers,
Oxford, England. [$utc'rmo. 2005.
Kultur Tiga Jenis Mikroalga (Tetraselmis, Chlore.lla danChaetoceros
gracilis) dan Peragaruh Kepadatan Awal Terhadap Perturnbuhan di Labor;atorium. Oseanologi dan Limnologi di Ind,cnesia 37: 43-58.
bio.unsoed.ac.id
