hasil dan pembahasan - repository.ipb.ac.id · hasil dan pembahasan hasil penelitian 1....
TRANSCRIPT
25
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Penelitian
1. Identifikasi Mikroalga
Penentuan keseragaman jenis merupakan tahap awal yang harus dilakukan
pada mikroalga yang akan dijadikan sebagai bahan baku biodiesel untuk
memastikan bahwa isolat yang digunakan benar-benar jenis yang diharapkan dan
dalam kultur yang dibiakkan terdapat satu jenis mikroalga (monokultur). Akan
tetapi pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan mikroskop cahaya
dengan perbesaran 1000 x menunjukkan bahwa kultur sel-sel isolat mikroalga
mengalami kontaminasi, sehingga di dalam kultur ditemukan beberapa jenis
mikroalga (Gambar 4B). Adapun pengecekan kandungan lipid menunjukkan isolat
mikroalga berpendar merah kekuningan yang berarti isolat mikroalga
mengandung lipid polar dan lipid netral (Gambar 4A).
(A) (B)
Gambar 4 (A) Pengamatan hasil verifikasi lipid dengan mikroskop fluorescence. (B) Pengamatan morfologi isolat mikroalga dengan mikroskop cahaya.
Identifikasi secara morfologi dari jenis mikroalga yang dominan
menunjukkan isolat mikroalga membentuk koloni yang tersusun atas 2, 4, 8 sel
atau kelipatannya dan berbentuk seperti bola kubus, sel dilindungi oleh adanya
lapisan musilagenus yang melapisi setiap sel seperti amplop, warna selnya biru
kehijauan (Gambar 4B) diduga termasuk dalam genus Chroococcus sp. dan
dikelompokkan dalam divisi Cyanophyta, sedangkan golongan yang lain termasuk
10 μm
26
spesies dari Chlorophyta.Warna isolat yang mengalami perlakuan berbagai air
media dan konsentrasi P mulai hari ke-0 sampai hari ke-16 cenderung memiliki
warna yang sama yaitu berwarna hijau (Lampiran 2), tetapi berbeda nilai OD-nya.
Identifikasi secara morfologi hanya berhasil sampai pada tingkat genus untuk
jenis yang dominan dalam kultur.
Identifikasi molekuler dilakukan untuk mendukung identifikasi secara
morfologi. Pengecekan fragmen hasil isolasi DNA mikroalga (Gambar 5) melalui
elektroforesis menunjukkan hasil yang bagus dan terlihat adanya pita DNA yang
tajam, jelas dan tidak terdegradasi dengan ukuran sesuai dengan yang diharapkan.
Gambar 5 Hasil isolasi DNA (1,2) pita DNA isolat mikroalga (3) marka molekuler yang digunakan 1 kb DNA Ladder.
Pengecekan hasil PCR melalui elektroforesis menunjukkan panjang
produk PCR sesuai dengan yang diharapkan yaitu 600 bp untuk fragmen 1 yang
menggunakan primer SR1-SR5 dan 750 bp untuk fragmen 2 dengan primer SR4-
SR9 (Gambar 6). Tahap selanjutnya adalah purifikasi fragmen DNA hasil
amplifikasi PCR menggunakan protokol yang tersedia pada kit (Promega, USA)
untuk mendapatkan DNA secara murni untuk dilakukan sekuensing dan analisis
BLAST pada database Bank gen.
- 1
- 10
- 2 - 3
- 0,5
- 1,5
2 1 3 kb
27
Gambar 6 Hasil Amplifikasi DNA (PCR) gen 18S rDNA (1) pita DNA yang
dihasilkan menggunakan primer forward-reverse SR1-SR5 dengan panjang produk 600 bp (2) marker yang digunakan 1000 bp DNA Ladder (3) pita yang dihasilkan dengan menggunakan primer forward-reverse SR4-SR9 dengan panjang produk 750 bp.
Hasil sekuen gen 18S rDNA dari fargmen 1 dan fragmen 2 yang diperoleh
dengan menggunakan primer forward-reverse SR1-SR5 dan SR4-SR9 disajikan
pada Gambar 7. Berdasarkan hasil analisis sekuen gen 18S rDNA dengan
menggunakan program BLAST terhadap sekuen DNA menunjukkan bahwa 50%
dari sekuen DNA mikroalga mempunyai kemiripan (similaritas) 84% (E value 0,0
dan skor maksimum 645) dengan sekuen DNA aksesi Uncultured freshwater
eukaryote clone LG11-03 18S ribosomal RNA gene (AY919722.1), sedangkan
daftar beberapa organisme yang urutan nukleotidanya mempunyai kemiripan
DNA dengan isolat mikroalga dengan max identity 79-84% berdasarkan hasil
analisis BLAST ditampilkan dalam Tabel 5.
750 bp 600 bp
1 2 3
28
GGACTGCTGT CTCAAGATAA GCCATGCATG TCTAAGTATA AACAATTTAT 50
ACCGGTAAAA CCGCCAAGGG CTCTATAATA CATTTATTTT TTATTTTATT 100
GCACCCACAA TTTATATAAC TGCGTAATTT CTAGAGATAA TATACGTGAA 150
AAATCCCCAG TCTTTGGAAG GGATGTATTT ATTAAATAAA AAACCAATCC 200
ATCTCTCCGT TCGCTCCTTG GTGAATCATA ATAACTTTCC GGATCAAACG 250
GCCGCGTGTC TGCTACGCTT CATTCAAATT TCTGCCCGAT CAACTTTCTA 300
TGGACGGATA GAGGCCTAAC ATCCTTTTAA CGGGCGACGG ACAATTAAGG 350
ATCGATTCCT TACAGAGAGC CTGCCAGATC AATACCACTT CCAAGGAAGG 400
AAAGTAGCCC GCACATTACC CAATCCTTAC TCACACAGGT AGTGACTATC 450
AATAACTATG CAGTCCCCGA ACAGGCCGGT GTAATTGGAA TGAGAACAAT 500
TTAAATCCCT TATCGAGGAA CAATTAGAGG GCAAGTCTGG TGCCAGCAGC 550
CGCGGTAATT CCAGCTCCAA TAGCGTATAT TAAAGTTGCT GCAGTTAAAA 600
AGCTCGTAGT TGAATTTCTG GAGCGTATAT TAAAGTTGCT GCAGTTAAAA 650
AGCTCGTAGT TGAATTTCTG GCCCGGGNCG CCTGGCCGCC CAGCGTTGGC 700
CCGTGGCGTG GAGGCTCCCT CCCGCTGTAC GACTGGGGAT CATCTTTTCC 750
GTTTGTTGGC CCGCGTCCGC CATTGTGATC TGTTAAAATT AAAAAGCGCA 800
AGCGTCGCTC TTGCGCTCTT GCTTTGAATA CATTGAAATG GTAAAACCGC 850
GCTTTACTTT CGTTTGTTTT TGAAGGTGAC AAAAAGTAAA ATAAGTTGGG 900
AGGGGGGTTG TTGGGCTGTC GGGTGTTCAG TGCTGGTCTT TGTTGACCAC 950
AAGCTGAACA GAAACCAACG CCCAGNCGGA ATCATTTCTT TAATAAAAAA 1000
GTAAAGTTAT AGGAGAGAAT AAGATAACCT CCCGCCCTTG TTCATACAAT 1050
AAGCCTTCCC ACCTGTCTTT GACTGCGGTT TGACTCTGTC TCATCTGGCG 1100
GATCTCTAGA AACTTAAGGT TCCGGGTTCC CGGGGGGTAT GGTTGGAATN 1150
CTGAAACTTT TGACAAANAC CGCCAGTCNC CCGAGNAGCG GAGCCTGTGG 1200
CCTAACTCTG ACTCACAAAA CGAAACCTCA CTCGACCACG ACACTTTTGA 1250
CATATAGAGA GGGATT 1266
Gambar 7 Hasil sekuen gen 18S rDNA isolat mikroalga yang berasal dari
sumber air panas Cipanas.
29
Tabel 5 Daftar organisme yang mempunyai kemiripan DNA dengan isolat mikroalga berdasarkan hasil BLAST dari koleksi database Bank Gen
Accecion Description Max score
Total score
Query coverage
E value Max indentity
AY919722.1 Uncultured freshwater eukaryote clone LG11-03 18S ribosomal RNA gene, partial sequence 645 645 50% 0,0 84%
AJ130863.1 Unidentified eukaryote 18S ribosomal RNA, clone LKM74, partial 636 636 50% 1,00E-178 83%
AY919786.1 Uncultured freshwater eukaryote clone LG30-03 18S ribosomal RNA gene, partial sequence 630 630 50% 6,00E-177 83%
GQ995317.1 Uncultured Chytridiomycota clone T5P1AeC12 18S ribosomal RNA gene, partial sequence 531 531 50% 4,00E-147 80%
AB586075.1 Spizellomyces sp. NBRC 105423 gene for 18S ribosomal RNA, partial sequence 524 524 50% 6,00E-145 79%
2. Pertumbuhan Mikroalga
Pertumbuhan mikroalga diukur berdasarkan nilai OD. Isolat mikroalga
sampai hari ke-16 mengalami pertumbuhan berbeda pada perlakuan air media dan
konsentrasi P, tetapi secara umum menghasilkan pola pertumbuhan yang sama,
meliputi fase lag, fase eksponensial, dan fase stasioner. Fase lag atau adaptasi
berlangsung selama hari pertama perlakuan, diikuti fase eksponensial pada semua
perlakuan air media terjadi sampai hari ke-14. Selanjutnya mengalami fase
stasioner (Gambar 8).
Perlakuan komposisi air media dan konsentrasi P secara tunggal
berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan mikroalga, tetapi interaksi antara kedua
faktor tidak mempengaruhi secara nyata (Lampiran 5). Penggunaan komposisi air
media yang mengandung SAP Cipanas pada media tumbuh mikroalga
menghasilkan pertumbuhan yang lebih tinggi dibandingkan pada perlakuan air
media yang mengandung aquades (Tabel 6). Komposisi air media yang
mengandung aquades:SAP dengan perbandingan 1:2 (v/v) memiliki nilai rata-rata
30
pertumbuhan yang paling tinggi dengan nilai absorbansi yaitu 2,19. Isolat
mikroalga pada media yang mengandung aquades:SAP dengan perbandingan 1:0
(v/v) memiliki nilai rata-rata pertumbuhan paling rendah dan lebih lambat
peningkatan pertumbuhannya selama fase kriptik pada hari ke-10 sampai harike-
14, sehingga lebih cepat mengalami fase kematian dibandingkan dengan
perlakuan yang lain (Gambar 8).
Tabel 6 Rata-rata OD pada hari ke-16 pada komposisi air media yang berbeda
Air media Rata-rata OD
Aquades:SAP (1:0) 1,83a Aquades:SAP (0:1) 2,17b Aquades:SAP (1:1) 2,16b Aquades:SAP (2:1) 2,11ab Aquades:SAP (1:2) 2,19b
Keterangan : Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.
Gambar 8 Pola pertumbuhan isolat mikroalga pada komposisi air media yang
berbeda aquades:SAP (1:0)(v/v) ( ), aquades:SAP (0:1) (v/v)( ), aquades:SAP (1:1) (v/v) ( ), aquades:SAP (2:1) (v/v) ( ),
aquades:SAP (1:2) (v/v)( ).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Nil
ai O
D p
ada λ
680
nm
Pertumbuhan (hari)
31
Perlakuan konsentrasi P yang semakin tinggi menyebabkan peningkatan
pertumbuhan isolat mikroalga (Tabel 7). Hasil yang diperoleh terlihat bahwa
konsentrasi P 120 ppm menunjukkan rata-rata pertumbuhan isolat mikroalga
paling tinggi(2,21) bila dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi P 40 ppm dan
P 80 ppm sampai pada hari ke-14. Selanjutnya pertumbuhan isolat mikroalga pada
semua perlakuan mulai mengalami penurunan pertumbuhan yang menandakan
awal fase stasioner (Gambar 9).
Tabel 7 Rata-rata OD isolat mikroalga pada hari ke-16 pada tiga
tingkat konsentrasi P (ppm)berbeda
Konsentrasi P Rata-rata OD
40 1,95a 80 2,11ab 120 2,21b
Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.
Gambar 9 Pola pertumbuhan isolat mikroalga pada berbagai konsentrasi P 40 ppm ( ), 80 ppm ( ), 120 ppm ( ).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Nil
ai O
D p
ada λ
680
nm
Pertumbuhan (hari)
32
3. Biomassa Mikroalga
Biomassa diukur berdasarkan bobot kering biomassa mikroalga untuk
menentukan kandungan lipid yang dihasilkan. Interaksi antara komposisi media
dan konsentrasi P mempengaruhi secara nyata bobot kering biomassa isolat (Tabel
8). Rata-rata bobot kering biomassa yang tertinggi (175 mg dalam 100 ml isolat
mikroalga) diperoleh pada media tumbuh dengan komposisi aquades:SAP dengan
perbandingan 1:0 (v/v) dan konsentrasi P 120 ppm.
Tabel 8 Pengaruh interaksi antara komposisi air media dengan konsentrasi P (ppm)terhadap bobot kering biomassa (mg)isolat mikroalga
Interaksi Aquades:SAP
(1:0) (0:1) (1:1) (2:1) (1:2)
Konsentrasi P
40 135ab 153ab 133a 137ab 157ab 80 171ab 1406ab 170ab 171ab 132a
120 175b 165ab 140ab 155ab 167ab Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom dan baris yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak
berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.
4. Kandungan dan Produktivitas Lipid Mikroalga
Komposisi air media, konsentrasi P yang ditambahkan dan interaksi
keduanya tidak mempengaruhi secara nyata kandungan lipid dan produktivitas
lipid mikroalga pada pengamatan hari ke-16. Namun demikian, media tumbuh
dengan komposisi air media aquades:SAP dengan perbandingan 1:0 (v/v) dan
konsentrasi P 40 ppm cenderung menghasilkan rata-rata bobot kering lipid
tertinggi (28 mg dalam 100 ml isolat mikroalga) yang disajikan pada Tabel 9,
kandungan lipid tertinggi, yaitu sebesar 21% (Tabel 10), dan produktivitas lipid
tertinggi, yaitu sebesar 17mg l-1hari-1 (Tabel 11).
33
Tabel 9 Bobot kering lipid (mg) isolat mikroalga pada berbagai komposisi air media dan konsentrasi P (ppm)
Komposisi air media Konsentrasi P
40 80 120
Aquades:SAP (1:0) 28 21 20 Aquades:SAP (0:1) 22 21 18 Aquades:SAP (1:1) 14 23 18 Aquades:SAP (2:1) 25 18 20 Aquades:SAP (1:2) 16 14 24
Tabel 10 Kandungan lipid (%) isolat mikroalga pada berbagai komposisi air media dengan konsentrasi P (ppm)
Komposisi air media Konsentrasi P
40 80 120
Aquades:SAP (1:0) 21 12 12 Aquades:SAP (0:1) 14 18 11 Aquades:SAP (1:1) 10 15 14 Aquades:SAP (2:1) 19 11 13 Aquades:SAP (1:2) 10 10 14
Tabel 11 Produktivitas lipid (mgl-1 hari-1) isolat mikroalga pada berbagai komposisi air media dengan konsentrasi P (ppm)
Komposisi air media Konsentrasi P
40 80 120
Aquades:SAP (1:0) 17 13 13 Aquades:SAP (0:1) 14 13 11 Aquades:SAP (1:1) 9 14 11 Aquades:SAP (2:1) 16 11 13 Aquades:SAP (1:2) 10 8 15
5. Kandungan Pati Mikroalga
Pada hari ke-16 perlakuan konsentrasi P yang berbeda dalam media
tumbuh mempengaruhi kandungan pati isolat mikroalga, sedangkan perlakuan
komposisi air media dan interaksi antara komposisi air media dan konsentrasi P
34
tidak mempengaruhi kandungan pati isolat mikroalga. Kandungan pati isolat
mikroalga pada media dengan konsentrasi P 120 ppm lebih tinggi daripada
kandungan pati mikroalga pada media dengan konsentrasi P 80 dan 40 ppm
(Tabel 12).
Tabel 12 Kandungan pati (mg ml-1) pada isolat mikroalga pada tiga
konsentrasi P (ppm) yang berbeda
Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang
sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.
6. Kandungan Protein Mikroalga
Komposisi air media yang berbeda mempengaruhi kandungan protein
isolat mikroalga, sedangkan konsentrasi P dan interaksi antara komposisi air
media dan konsentrasi P tidak mempengaruhi kandungan protein mikroalga. Rata-
rata kandungan protein tertinggi (0,73 mg ml-1) dihasilkan isolat mikroalga yang
ditumbuhkan pada media yang mengandung aquades:SAP dengan perbandingan
2:1 (v/v),meskipun nilai ini tidak berbeda nyata dari perlakuan media dengan
komposisi SAP yang lain. Semua isolat mikroalga yang diberi perlakuan
komposisi air media yang mengandung SAP cenderung memiliki kandungan
protein lebih tinggi dibandingkan dengan media yang hanya berupa aquades
(Tabel 13).
Tabel 13 Kandungan protein (mg ml-1)isolat mikroalga pada komposisi
air media berbeda
Komposisi air media Rata-rata protein Aquades:SAP (1:0) 0,51a Aquades:SAP (0:1) 0,72b Aquades:SAP (1:1) 0,71b Aquades:SAP (2:1) 0,73b Aquades:SAP (1:2) 0,72b
Keterangan: Nilai rata-rata pada kolom yang sama yang diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 0,05 berdasarkan uji DMRT.
Konsentrasi P Rata-rata kandungan pati
40 0,03a
80 0,03a
120 0,06b
35
Pembahasan
Isolat mikroalga koleksi Laboratorium Taksonomi Tumbuhan Departemen
Biologi FMIPA IPB berpendar dengan warna merah kekuningan dibawah
mikroskop flourescence. Menurut Matsumoto et al. (2010) dan Elumalai et al.
(2011) warna merah menunjukkan adanya lipid polar atau klorofil dan warna
kuning menunjukkan adanya lipid netral yang mengandung hidrokarbon dan
triasilgliserol pada isolat mikroalga. Lipid netral yang dikandung biomassa
mikroalga merupakan bahan dasar biodiesel (Matsumoto et al.2010). Hal ini
menunjukkan bahwa isolat mikroalga ini memiliki kandungan lipid yang dapat
dijadikan bahan baku biodiesel.
Kultur mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini masih mengandung
beberapa jenis mikroalga yang hidup dalam kultur peremajaan, yang berarti kultur
yang digunakan belum monokultur. Penentuan nama jenis mikroalga berdasarkan
hasil pengamatan mikroskop cahaya memiliki tingkat kesulitan yang tinggi dalam
melakukan identifikasi secara tepatkarena mikroalga memiliki plastisitas yang
tinggi yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan hidupnya. Pada kondisi
lingkungan yang tidak menguntungkan akan memiliki bentuk yang berbeda
dengan pada kondisi lingkungan yang normal. Identifikasi morfologi memiliki
kelemahan yaitu hasil pengamatan dapat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan
(Umayah & Purwantara 2006).
Adapun mikroalga yang dominan memiliki ciri-ciri yaitu berwarna hijau
kebiruan, koloni berbentuk seperti bola (spherical), mempunyai dinding sel yang
dilindungi oleh lapisan polisakarida dalam bentuk musilagenus yang
menghubungkan bagian dasar dari koloni. Sel yang dilindungi oleh musilagenous
yang melingkupi sekitar sel dan biasanya menyalin bentuk sel. Setiap sel biasanya
membelah diri berbentuk seperti setengah bola dengan jumlah sel ganda 2, 4, 8
dan seterusnya dan tetap dalam bentuk koloni, sehingga berbentuk
kubus.Identifikasi morfologi isolat mikroalga yang dominan berdasarkan buku
The Freshwater Algae (Prescot 1978) dan buku Introduction to the AlgaeStructure
and Reproduction. second edition (Bold & Wyne 1985) menunjukkan kesamaan
ciri-ciri yang dimiliki Chroococcus sp. golongan Cyanophyta (prokariot) yang
didalam selnya terdapat klorofil a, karoten dan xantofil (pada umumnya tidak
36
dalam bentuk fikoeritrin, fikosianin) dan terdapat vakuola semu yang disebut
gelembung udara (Prescott 1978). Selain itu terdapat jenis mikroalga yang tidak
dominan dan diduga memiliki kemiripan dengan golongan Chlorophyta.
Bold dan Wyne (1985) menuliskan dalam bukunya bahwa pada umumnya
Cyanophyta mendominasi habitat yang mempunyai rentangan pH netral. Media
tumbuh dalam penelitian ini setelah diberikan media BG 11 memiliki pH sekitar
7-8. Aquades yang digunakan mempunyai pH sekitar 6, sedangkan pH air sumber
air panas Cipanas sekitar 7,6. Isolat ini dalam penelitian Gunawan (2010)
ditemukan pada sumber air panas Cipanas, Ciater, Gunung Pancar dan Ciwalini
yang habitat asalnya memiliki pH dan suhu yang berbeda. Namun dalam kondisi
laboratorium ternyata Chroococcus sp. mendominasi semua air yang berasal dari
keempat sumber air panas tersebut.
Dalam identifikasi molekuler, isolasi DNA dan pemilihan primer yang
benarserta prosedur amplifikasi fragmen target yang benar dan akurat perlu
diperhatikan untuk meminimalkan kemungkinan kesalahan dalam mendapatkan
sekuen DNA yang diharapkan. Isolasi DNA dilakukan untuk mendapatkan DNA
yang murni, sehingga dapat diamplifikasi dengan baik. Akan tetapi untuk
mendapatkan DNA yang murni perlu dilakukan tehnik isolasi yang tepat.
Beberapa masalah timbul pada saat isolasi DNA.Pertama, isolat mikroalga
terkontaminasi dengan organisme lain yang dapat mengganggu dalam
mendapatkan DNA yang diharapkan. Hal ini dapat diatasi dengan menyediakan
isolat mikroalga yang berasal dari kultur yang steril dan monokultur. Kultur yang
steril dan monokultur diharapkan bebas dari organisme yang lain seperti jenis
mikroalga lain, rotifera, protozoa dan fungi yang eukariotik.
Masalah kedua adalah adanya senyawa polifenol dan polisakarida yang
tinggi dari isolat mikroalga. Adanya polifenol dan polisakarida yang tinggi
mempengaruhi kemurnian DNA dan juga mempengaruhi enzim-enzim yang
digunakan dalam teknik molekuler seperti polymerase dan ligase (Barnwell et al.
1998). Isolat mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini mempunyai lapisan
musilagenus yang mengandung polisakarida yang tinggi. Isolasi DNA pada
tanaman yang banyak mengandung polisakarida dan senyawa polifenol umumnya
menggunakan CTAB (Ardiana 2009). Perlakuan konsentrasi CTAB berfungsi
37
untuk proses lisis dinding sel. Oleh karena itu dalam pelaksanaaan isolasi DNA
dari sampel pada organisme yang memiliki musilagenus seharusnya menggunakan
konsentrasi CTAB bertingkat seperti yang dilakukan oleh Barnwell et al. (1998).
Penggunaan CTAB bertingkat dilakukan untuk melisis dinding sel mikroalga
secara bertahap, sehingga didapatkan DNA murni yang bebas dari polisakarida
dan senyawa polifenol.
Hasil analisis BLAST dari sekuen DNA mikroalga menunjukkan 50% dari
sekuen DNA mikroalga pada penelitian ini mempunyai kemiripan 84% dengan
aksesi AY919722.1 Uncultured freshwater eukaryote clone LG11-03 18S
ribosomal RNA gene. Aksesi AY919722.1 merupakan golongan eukariotik yang
ditemukan dalam danau air tawar dan belum teridentifikasi nama jenisnya. Oleh
karena isolat mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini merupakan isolat
lokal Indonesia, sementara data dalam database umumnya berupa mikroalga yang
berasal dari luar negeri, maka belum dimungkinkan untuk memberi nama spesies
pada mikroalga yang ditemukan pada sumber air panas Cipanas dan untuk itu
perlu dikaji lebih lanjut.
Tahap peremajaan isolat mikroalga dilakukan untuk mendapatkan
mikroalga dalam jumlah yang sesuai dengan kebutuhan dan siap diberi perlakuan,
karena isolat ini awalnya dalam kondisi dorman selama dalam laboratorium.
Peremajaan dilakukan pada volume 50, 100, 200sampai 400 ml masing-masing
selama 3 minggu sampai isolat mencapai OD >1 untuk mendapatkan isolat yang
aktif tumbuh. Pengambilan bahan penelitian dilakukan pada saat isolat mengalami
fase eksponensial yaitu dalam keadaan aktif tumbuh, sehingga fase lag atau
adaptasi cepat terjadi (Isnansetyo & Kurniastuty 1995). Hasil yang diperoleh pada
komposisi air media yang berbeda mempunyai laju pertumbuhan yang berbeda.
Hal ini berarti dengan komposisi air media yang berbeda dalam media tumbuh
dapat mempengaruhi pertumbuhan sel mikroalga (P<0,05).
Pola pertumbuhan mikroalga pada umumnya meliputi 3 fase pertumbuhan
yaitu fase lag, fase log atau eksponensial, dan fase stasioner (Pelczar & Chan
1986). Pola pertumbuhan pada fase lag atau adaptasi berlangsung sangat cepat.
Isolat ini yang berada dalam fase eksponensial menunjukkan isolat mikroalga
38
mampu tumbuh dengan cepat pada media baru yang berbeda dengan media
peremajaan.
Pada kondisi media tumbuh yang terbatas mikroalga seperti halnya
tumbuhan hijau masih mampu melakukan fotosintesis dan respirasi seluler untuk
menghasilkan energi yang dibutuhkan dalam berbagai proses antara lain proses
metabolisme untuk mempertahankan hidupnya. Akan tetapi hasil proses
metabolisme yang terjadi pada kondisi kurang menguntungkan berbeda dengan
pada kondisi lingkungan optimum karena media baru memiliki kandungan nutrien
yang berbeda dengan media sebelumnya sehingga mempengaruhi metabolisme
mikroalga (Pelczar & Chan 1986).
Komposisi air media yang mengandung air yang berasal dari SAP
mempunyai kecenderungan meningkatkan pertumbuhan yang lebih tinggi
dibandingkan air media berupa aquades. Kondisi diatas menunjukkan bahwa air
media yang mengandung SAP memiliki kandungan nutrisi baik hara makro
maupun hara mikro yang lebih baik dibandingkan dengan media tumbuh yang
hanya mengandung aquades. Media tumbuh yang banyak mengandung nutrien
dan memiliki pH yang sesuai kebutuhan dalam proses fisiologi isolat mikroalga
akan memberikan peluang bagi sel-sel isolat untuk tumbuh dan berkembang
dengan cepat (Suantika & Hendrawandi 2009).
Air media berupa aquades dapat digunakan untuk air media isolat
mikroalga, tetapi menghasilkan rata-rata pertumbuhan paling rendah dan fase
kriptik pada hari ke-10 lebih lama dibandingkan dengan perlakuan komposisi air
media yang mengandung aquades:SAP dengan perbandingan 1:2 (v/v). Hal ini
karena konsentrasi hara makro dan hara mikro yang terdapat dalam air media
berupa aquades tidak cukup untuk pertumbuhan isolat mikroalga. Akibatnya
banyak sel yang mati dan mengalami lisis.Sel yang lisis dapat menjadi nutrisi baru
bagi isolat. Pola pertumbuhan isolat mikroalga pada media tumbuh yang berupa
aquades menghasilkan fase stasioner lebih cepat, sehingga lebih cepat menuju fase
kematian bila dibandingkan dengan komposisi air media yang mengandung SAP.
Pada awal fase ini terjadi pengurangan pertumbuhan, dimana penambahan jumlah
individu mulai berkurang atau menurun yang disebabkan oleh berkurangnya
39
sumber nutrisi di dalam media, sehingga tidak seimbang dengan jumlah mikroalga
yang membutuhkan nutrisi untuk tumbuh dan berkembang.
Perlakuan berbagai komposisi air media tidak mempengaruhi kandungan
lipid dan produktivitas lipid. Lipid merupakan cadangan yang penting bagi
organisme yang berada dalam lingkungan yang kurang mengguntungkan untuk
pertahanan diri (Taiz & Zeiger 2002). Hal ini mengindikasikan bahwa dalam
kultivasi mikroalga untuk mendapatkan kandungan lipid dan produktivitas lipid
yang relatif tinggi dapat digunakan komposisi air media berupa aquades saja.
Penggunaan aquades dapat mengurangi biaya produksi dan tidak mengganggu
kelestarian lingkungan sekitar sumber air panas yang merupakan daerah potensi
wisata yang dilindungi.
Air media merupakan habitat mikroalga untuk melangsungkan
kehidupanya. Hal ini berarti perubahan kondisi air media sangat mempengaruhi
kelansungan hidup mikroalga. Sebagian besar sel mengandung air dengan kisaran
60-85% dari biomassa sel. Air mempunyai peran penting sebagai senyawa utama
penyusun protoplasma, pelarut hara mineral yang dibutuhkan bagi kehidupan
mikroalga, sebagai medium reaksi metabolisme, berperan dalam reaksi terang
fotosintesis dalam hal ini air sebagai sumber elektron, berperan penting dalam
mempertahankan turgiditas sel, pertumbuhan sel dan pergerakan sel (Hamim
2007)
Pemberian konsentrasi P yang semakin tinggi menunjukkan nilai OD yang
semakin meningkat. Hasil penelitian ini mendukung penelitian Syahri (2009) yang
melaporkan bahwa dengan peningkatan konsentrasi P yang terdapat dalam media
tumbuh mikroalga dapat meningkatkan OD selnya. Unsur P yang terkandung
dalam media tumbuh sangat dibutuhkan oleh mikroalga dalam pengaturan proses
pertumbuhan dan metabolisme yaitu digunakan untuk menyusun membran sel
(fosfolipid), bahan dasar energi (ATP, ADP dan AMP) dan sintesis asam nukleat
(Theodorou et.al. 1991; Ferrao-Filho et al. 2003).
Menurut Ferrao-Filho et al.(2003) unsur P yang terlarut dalam air media
berperan penting dalam metabolisme antara lain respirasi seluler. Dalam proses
respirasi seluler dihasilkan energi bagi mikroalga untuk pertumbuhan, pembelahan
dan fungsi yang lain, sehingga unsur P sebagai penyusun energi ATP dan zat yang
40
terlarut dalam air media sangat dibutuhkan dalam proses ini oleh mikroalga. Hal
ini memungkinkan terjadi pemanfaatan sebanyak-banyaknya nutrisi maupun hasil
metabolisme yang tersimpan untuk pertumbuhan dan pembentukan sel anak
sebelum koloni mengalami kematian sel.
Unsur P dalam larutan nutrisi biasanya dalam bentuk fosfat yang akan
diserap oleh mikroalga dalam kondisi lingkungan yang banyak menerima cahaya
dan dalam pH antara 6-7 (Lewin 1962). Sidabutar (1999) melaporkan bahwa
penambahan garam-garam fosfat sebagai larutan buffer atau larutan penyangga
akan menyebabkan pH media tumbuh menjadi stabil. Penambahan konsentrasi P
menyebabkan peningkatan bobot kering biomassa. Seiring dengan peningkatan
pertumbuhan, maka akumulasi biomassa semakin meningkat. Biomassa yang
tersimpan merupakan cadangan energi yang dihasilkan melalui fotosintesis dan
digunakan isolat mikroalga dalam proses-proses metabolisme lainnya (Taiz &
Zeiger 2002). Kondisi ini berkaitan dengan ketersedian unsur hara yang cukup
dalam air media tumbuhnya dan jumlah energi yang diperoleh mikroalga selama
dalam melakukan proses metabolisme.
Media tumbuh dengan berbagai komposisi air media dan konsentrasi P
pada penelitian ini belum memberikan pengaruh yang nyata terhadap kandungan
lipid mikroalga, sehingga kondisi media tumbuh yang digunakan dalam penelitian
ini dapat dikatakan masih belum optimum dalam menghasilkan kandungan lipid
tinggi. Hasil yang diperoleh berbeda dengan penelitian sebelumnya yang
dilakukan Gunawan (2010) dapat menghasilkan kandungan lipid tertinggi sampai
30% dan produktivitas lipid tertinggi sebesar 20 g l-1 hari-1. Hal ini berarti
perlakuan dengan menggunakan komposisi media yang berbeda dengan
konsentrasi P yang berbeda dalam pelitian ini belum menimbulkan stress
lingkungan bagi isolat mikroalga, sehingga kandungan lipid yang dihasilkan lebih
rendah bila dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya (Gunawan 2010)
karena pada umumnya mikroalga mengakumulasikan lipid dalam jumlah tinggi di
dalam selnya bila berada dalam lingkungan yang kurang menguntungkan.
Ketersediaan unsur hara dalam suatu lingkungan mempengaruhi proses biokimia
yang terjadi didalam sel mikroalga yang selanjutnya mempengaruhi laju
pertumbuhan dan produksi lipidnya. Oleh karena itu, disarankan menggunakan
41
konsentrasi P yang lebih rendah untuk memberikan stress lingkungan pada media
mikroalga.
Konsentrasi P yang semakin tinggi mempengaruhi peningkatan kandungan
pati. Rata-rata kandungan pati tertinggi diperoleh isolat yang tumbuh pada media
yang mengandung P dengan konsentrasi 120 ppm. Menurut Hoek et al. (1997)
Cyanophyta mampu menangkap dengan cepat dan menyimpan N dan P dalam
bentuk pati (disebut cyanophycin) yang menyerupai glikogen dan amilopektin
pada tumbuhan tinggi dan granula poliphosphat.
Kandungan protein mikroalga tidak dipengaruhi oleh konsentrasi P, tetapi
dipengaruhi oleh perlakuan komposisi air media karena media tumbuh yang
mengandung SAP mempunyai unsur hara makro maupun mikro yang lebih
tinggi(Lampiran 12) dibandingkan dengan perlakuan air media yang hanya
mengandung aquades. Ketersediaan hara makro dan mikro yang ada
mempengaruhi proses metabolisme yang terjadi dalam sel mikroalga untuk
mempertahankan hidupnya.
Chrismadha et al. (2006) melaporkan dalam penelitiannya bahwa
kandungan N dan P dalam media tumbuh yang rendah dapat menyebabkan
kandungan protein lebih banyak mengalami penurunan sekitar 24-30% dari
biomassanya dibandingkan dengan penurunan kandungan karbohidrat yang hanya
berkisar 8-19% dari biomassanya, sehingga kandungan protein mikroalga
cenderung mengalami penurunan pada media yang mengandung konsentrasi N
dan P rendah. Hal ini disebabkan oleh adanya cekaman nutrisi di lingkungan isolat
menyebabkan unsur P yang terlarut banyak digunakan untuk pembentukan
fosfolipid dari membran sel yang fungsinya melindungi mikroalga.
Pada umumnya organisme banyak mengakumulasikan asam amino
(protein) sebagai salah satu cara agar dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang
mengalami cekaman. Protein mempunyai peranan penting sebagai osmoprotektan
bila mengalami cekaman pada lingkungannya, katalis enzim, sistem transport dan
penyimpanan, mengontrol diferensiasi sel (El-Sarraf & El-Shaarawy 1994).
Pada kondisi lingkungan yang memiliki kandungan nutrisi rendah,
intensitas cahaya rendah atau tinggi, suhu rendah atau tinggi, sel mikroalga masih
mampu memfiksasi CO2 dan mengakumulasikan hasil fotosintesis dalam bentuk
42
pati (karbohidrat) atau lipid sebagai cadangan makanannya. (Schenk et al. 2008).
Dengan adanya peningkatan pertumbuhannya, nutrisi dalam media akan
mengalami penurunan, sehingga cadangan makanan yang ada akan dirombak
menjadi energi melalui proses respirasi seluler. Energi tersebut antara lain
digunakan untuk biosintesis senyawa protein dan lipid untuk pertahanan diri (Taiz
& Zeiger 2002). Kecenderungan mikroalga dalam pembentukan lipid untuk
pertahanan diri terhadap kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan sebagai
akibat adanya peningkatan kerja enzim Asetil ko-A karboksilase (Schenk et al.
2008; Sheehan et al. 1998). Asetil ko-A karboksilase adalah enzim yang
mengontrol biosintesis lipid pada beberapa organisme (Brown et al. 1994).