PRODUKSI BIOMASSA, LIPID DAN PROTEIN SEL TUNGGAL MIKROALGA Nannochloropsis

sp SEBAGAI SUPLEMENMAKANAN

by Dewi Anggreni

FILE LAPORAN_AKHIR_HB_ANGGRENI.PDF (664.07K)

TIME SUBMITTED 15-FEB-2016 09:22PM WORD COUNT 11304

SUBMISSION ID 632158381 CHARACTER COUNT 66552

LAPORAN TAHUNAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

PRODUKSI BIOMASSA, LIPID DAN PROTEIN SEL TUNGGAL MIKROALGA Nannochloropsh sp SEBAGAI

SUPLEMEN MAKANAN

TAHUN KE-1 »ARI RENCANA 2 IAHUN

TIM PENGUSUL

A. A. M. Dewi Anggreni, S.TP., M.Si. NION: 0017117401Putu Ari Sandhi W., S.TP., M.Si. NIDN: 0016047402

BDibiayai olehDirektorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Direktorat

Jenderal Pendidikan Tinggi Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Sesuai Dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Penelitian

Nomor : 311-26/UN14.2/PNL.01.03.00/2015

UNIVERSITAS UDAYANA OKTOBER 2015

HALAMAN PENGESAHAN PENELITIAN H1BAH BERSAING

Judo] K*0aun

Kodr/Kama Rumpun Ilmu Krfua PenelitiA Nama l.engkapB NIDNC Jabatan Fungsional D Prugram Siudl F Notnor HP

F Surrl (r-null)Anggota Peneliti (1)A. Nama l.engkap B NIDNC. Perguruan Tinggi

Lam* Pew Utiar Keseluruhan Penelitian Tahun ke Blaya Penelitian Keseluruhan Blayi Tahun Berjalan

f ! { 9 ! X K?LBIOMASSA- 1 lp ,[) ,,A N p r o t e in s e l t u n g g a lMIKROALCA Nanaoctiloropsl-s sp SEBAGAI SUPLEMEN M A KANAN 165 / Teknologl Pangan dan G1/1

A A M A DE DEW I ANCGRENIS TP M Si0017117401LckiotTeknolog) InduMrl Pertanian 06123971356

dewianggreru6^yahao rom

PUTU ARI SANDHt W IPRADN Y A DEW I S T P . M P0016047402Universitas Udavana2 TahunIRp 100.000 000.00

<ftuMilkan ke DIKTI dana internal PT

datu institusi lain tnkind sebutkan

Rp 50000000.00 Rp 0.00

Rp 0.00

Denpasar. 22 - 10 2015. Ketua Peneliti.

(A A MADE DEWI ANCGRENI S TP, M SI) NIP/NIK197411171999032001

' f i /: lr I \ w iutn Ufa- \mar^. M.Lnfl) ‘N lP flflK 196408071992031002

ii

ABSTRAK

Beberapa jenis mikroalga telah berhasil di isolasi di Perairan Pantai Pulau Bali. Dari seleksi beberapa jenis mikroalga, diperoleh isolat Nannochloropsis sp i salat K4 yang mempunyai kecepatan tumbuh dan stabilitas tertinggi dari yang Iainnya. Berkaitan dengan kondisi ini, maka dalam penelitian akan dikaji potensi mikroalga Nannochloropsis sp isolat K4. dalam menghasilkan produk berupa biomassa, lipid dan protein. Produk-produk ini diharapkan dapat diaplikasikan sebagai nutrisi pangan, ataupun obat-obatan maupun suplemen. Tujuan khusus penelitian ini adalah menentukan waktu panen yang tepat pada proses produksi biomassa pada berbagai media, menentukan jenis media yang tepat pada proses kultivasi untuk memproduksi biomassa, menentukan titik optimum konsentrasi nitrat dan posfat dalam produksi lipid dan protein, menentukan titik optimum kondisi pH dan salinitas pada proses produksi lipid dan menentukan profil penyusun komponen lipida

Penelitian ini diawali dengan penentuan pertumbuhan mikroalgaNannochloropsis sp pada 5 jenis media sehingga dapat diperoleh waktu panen yang tepat berdasarkan bobot biomassa kering mikroalga. Selanjutnya penentuan jenis media kultivasi yang tepat dengan Rancangan Acak Lengkap menggunakan 5 jenis media. Perlakuan yang menghasilkan biomassa dan kadar lemak tertinggi dipergunakan untuk penelitian selanjutnya. Setelah itu, dilakukan produksi biomassa dan lipid untuk tahap pertama. Percobaan produksi biomassa dan lipid dirancang dengan model optimasi Central Composiie Design. Perlakuan yang dicobakan dalam rancangan ini adalah konsentrasi nitrat dan posfat, serta faktor lingkungan yang terdiri dari pH dan salinitas. Data yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan metode response surface. Proses selanjutnya adalah proses ekstraksi lipid. Lipid yang diperoleh kemudian dianalisa profil asam-asam lemaknya.

Ilasil penelitian menunjukkan bahwa waktu panen Nannochloropsis sp. berbeda- beda pada berbagai media. Waktu panen Nannochloropsis sp. yang dikultivasi pada media walne, media pertanian, dan media guillard beiturut-turut adalah liari ke 10. S. dan II inkubasi. Pada media Allen Miquel dan media Blue Green 11, waktu panen Narmochloropsis sp. adalah hari ke 12 inkubasi. Konsentrasi biomassa tertinggi (0,21 g/l) diperoleh dari mikroalga Nannochloropsis sp. yang dikultivasi pada media Walne, namun tidak berbeda jauh dari media guillard. Kadar lemak tertinggi dihasilkan oleh Namtochloropsis sp. yang dikultivasi pada media guillard sebesar 10.00 %bk dan berbeda tidak nyata dengan media blue green - II . Media guillard selanjutnya dipilih sebagai media untuk kultivasi pada penelitian selanjutnya. Konsentrasi biomassa Narmochloropsis sp berada pada kondisi optimum pada konsentrasi nitrat 181,55 g/l dan konsentrasi fosfat 21,24 g/l dalam media guillard dengan konsentrasi biomassa sebesar0,7 g/l Kadar lemak tertinggi sebesar 25,70 %bk dihasilkan dari perlakuan konsentrasi nitrat 30 g/l dan fosfat 15 g/l pada media guillard. Konsentrasi biomassa Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada salinitas 32, G2 dan pH 8,44 dengan konsentrasi biomassa sebesar 0,19 g/l. Kadar lemak Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada salinitas 29,76 dan pH &,^^2iigan konsentrasi lemak 33,38 %bk, Asam lemak Nannochloropsis sp. terdiri atas asam kaprilat. asam kaprat, asam Iaurat asam miristat, asam palmitat, asam stearat asam palmitoleinat, asam oleat, asam linoleat dan asam linolenat Asam lemak jenuh Nannochloropsis sp. tertinggi adalah asam palmitat sejumlah 542,44 mg asam lemak/lOOg dan asam lemak tidak jenuh tertinggi adalah asam linoleat sejumlah 332,34 mg asam lemak lOOg

Kata Kunci : biomassa, lipid, mikroalga, Nannochloropsis sp isolat K4..

m

KATA PENGANTAR

Puji syukur dan terima kasih sedalam-dalamnya kami liaturkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan karunianya laporan penelitian vang berjudulm“Produksi Biomassa, Lipid Dan Protein Sel Tunggal Mikroalga Nanttochloropsis Sp Sebagai Suplemen Makanan" dapat diselesnikaiidengan haik

Q |Pada kesempatan ini kami menyampaikan ucapan terima kasili kepada Direktorat

Jendral Pendidikan Tinggi (DIKTI) yang telah membiayai penelitian ini melalui program Desentralisasi Hibah Bersaing 2015.

Atas segala kekurangan liasil penelitian ini, kami dengan setulus liati memohon maafdan klitik dan saran yang bersifat membangun sangat kami liarapkan sehingga laporan penelitian ini diwujudkan sesuai dengan harapan.

Bukit Jimbarart 28 Oktober 2015

Peneliti

mFV

D A F T A R IS IHalaman

HALAMAN SAMPUL iHALAMAN PENGESAHAN iiABSTRAK iiiKATA PENGANTAR ivDAFTAR 1SI V

B Ali L PENDAHULUAN1. 1. Latar BelakangBBAB IL TINJAUAN PUSTAKA

1

2 .1 Mikroalga Nannochhropsis sp 32.2. Manfaat dan Nutrisi Nannochhropsis sp 32.3. l'aktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroalga 42.4. Road Map PenelitianmBAB III. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

5

3.1. Tujuan Penelitian 73.2. Manfaat Penelitian 7BAB IV. METODE PENELITIAN4.1 ^ ^ m a tik a dan Fishbone Usulan Penelitian 84.2 Tempat dan Waktu Penelitian 94.3. Bahan dan Alat Penelitian 94.4, Tahun I/Tahap I : Produksi Lipid 104.4.1. Peremajaan kultur mumi 104.4.2. Penentuan Waktu Panen 104.4,3 Penentuan Jenis Media 104.44, Produksi Lipid 124.4.5. Ekstraksi Lipid dan Profil Asam Lemak 134.5. Luaran. Indikator capaian Penelitian Tahun I 144.6. Prosedur Analisa 144.7, Tahun II/Tahap II : Produksi Protein 164.7.1. Produksi protein 164.7.2. Ekstraksi dan penentuan profil protein 174.8. Prosedur Analisa BI4.9. Luaran Indikator Capaian Penelitian Tahun II 18BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN5.1 Pertumbuhan Mikroalga 195.2. Produksi Biomassa Nannochhropsis sp 205.3 Kadar Lemak Nannochhropsis sp. 215.4. Optimasi Nitrat dan Fosfat Terhadap Konsentrasi Biomassa Nannochhropsis sp 235.5. Kadar Lemak Mikroalga Nannochhropsis s p Dengan Perlakuau Konsentrasi

Nitrat dan Fosfat

v

26

5.6. Optimasi Salinitas dan pH terhadap Konsentrasi Biomassa Ncamochloropsis sp. 275.7. Optimasi Salinitas dan pH terhadap Kadar Lemak Namiochloropsis sp. 31 5.S. Profil asam lemak Namochloropsis sp. 34BAK VI. RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA 35

36BAIJ VI. KESIMPULANmDAFTAR PUSTAKA 38LAMPIRAN 40

vi

BA B 1. PENDAHULUAN

1*1. Latai' lielukangWilayali Indonesia sebagian besar merupakan laut dan memiliki kekayaan yang

beranekaragam. Saat ini, penggalian potensi biota laut terutama mikroalga untuk meningkatkan ketahanan pangan masih sangat minim. Dengan wilayali perairan yang sangat luas ini, maka Indonesia memiliki potensi yang sangat besar untuk menemukan spesies mikroalga yang eoeok untuk dikembangkan sebagai sumber nutrisi. Berdasarkan hasil penelitian Aniata et a!., (2010) diperairan Pantai Pulau Bali t t ^ ^ berhasil diisolasi beberapa jenis mikroalga sepejli mikroalga dari genus Nannochloropsis sp, Nitzschia sp. Botryococcus sph Chaetoceros spr Ceratium spr Closterium sp, Cyclotella sp, dan Skeletonema Dai i beberapa genus yang berhasil diisolasi, ternyata Nanmchlorop&is sp mempunyai kecepatan dan kestabilan pertumbuhan yang paling tinggi di bandingkan dengan genus-genus lainnya. Berkaitan dengan hal ini. maka diperlukan adanya penelitian lebih lanjut mengenai potensi mikroalga kliususnya Nmmockloropsis sp isolat K4 sebagai sumber pangan.

Dewasa ini, pengembangan produk makanan, minuman ataupun suplemggjyang diklaim memberikan efek kesehatan semakin banyak, hal ini erat kaitannya dengan semakin meningkatnya kesadaran masvarakat akan pentingnya kesehatan. Berbagai sumber a ia m teiah banyak diteliti untuk memperoleh senyawa bioaktifnya untuk dijadikan suplemen makanan, diantaranya adalah mikroalga. Saat ini mikroalga tidak saja diperuntukkan bagi dunia perikanan (sebagai pakan alami rotifer) namun sangat potensial untuk dikembangkan sebagai suplemen makanan, untuk farmasi, dan kosmetik. Keunggulan dari mikroalga adalah lidak tergantung pada mu si m. waktu pertumbuhan eepat sehingga waktu panen tidak terlalu lama, produksi dapat dilakukan secara terus menerus, tidak berdampak buruk bagi lingkungan, produksinya dapat dilakukan sesuai dengan kebutuhan, serta aman bagi kesehatan. Mikroalga mengandung berbagai macam komponen yang sangat bermanfaat khususnya untuk nutrisi dalam bahan pangan, seperti lipid, karbohidrat, protein dan asam-asam nukleat (Brown et aL, 1993., Sankar di^^amasubramanian., 2012). Lemak yang terkandung dalam mikroalga umum terdiri atas asam lemak lidak jenuh, seperti linoleat, eic osapen taen o i c acidEPA (Rebolloso et a l , 2001) dan docosahexaenoic acidfDUA (Hu dan Gao, 2006,. Chisti, 2007). Asam-asam lemat tidak j e nu h telah banyak dilaporkan sangat menguntungkan bagi kesehatan terutama sebagai makanan suplemen pencegahan penyakit kardiovaskuler, arteroskkg^|S. dan kanker (Colquhoua et al.} 2008). E icosapenta en o i c acid atau EPA dan DI IA

1

memainkan peran penting dalam perkembangan otak dan retinal bayi. Selain lemak, mikroalga juga mengandung protein dan asam-asam nukelat (Spolaore et ¿v/., 2006). Sebagai contohnya mikroalga Chlorella vulgaris mengandung protein sekitar 51 - 58% dan asam nukleat 4 - 5% (Becker, 1994). Tetraselmis chuii mengandung protein 48.42% (Brown et.al.,1997). Mikroalga juga berpotensi menghasilkan pigmen yang dapat dimanfaatkan sebagai bioaldif, seperti Dunaliella mengandung karotenoid sekitar 12,G% bk (Fretes ei al, 2013), dan Nannochloropsis sp mengandung klorofil-a sekitar 0,73-2,85 pg/ml (AIlsuI dan Wan, 20J2), Berbagai jenis pigmen yang dihasilkan dari mikroalga dapat dimanfaatkan sebagai sumber antioksidan dalam bahan pangan.

Dalam memproduksi komponen-komponen nutrisi, maka jenis media dalam kultivasi dan faktor lingkungan sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan mikroalga (Faria et al.} 2012). Kondisi media dan lingkungan berhubungan langsung dengan proses fotosíntesis, metabolisme, maupun reproduksi (Graham et a!., 2009). Dalam media pertumbuhan unsur nitrat dan posfat merupakan dua unsur yang mutlak harus tersedia dalam media kultur mikroalga Nitrogen dalam nitrat merupakan salah satu makionutrien yang sangat mempengaruhi pertumbuhan dan produktifitas biomassa alga karena dibutuhkan untuk pembentuk protein, lemak dan klorofil (Hu dan Gao. 2006). Lebih lanjut Renaud dan Parry (1994) menyebutkan bahwa pengaturan faktor-faktor lingkungan seperti cahaya, pH. temperatur dan salinitas juga diperlukan dan dapat berpengaruh terhadap kuantitas biomassa dan komposisi komponen nutrisi yang terkandung dalam mikroalga.

Melihat banyaknya keanekaragaman dan potensi yang dimiliki oleh mikroalga seita belum diketahuinya jenis media, beberapa faktor nutrisi, dan lingkungan yang oplimal dalam pertumbuhan untuk memproduksi biomassa dan komponen-komponen nutrisi, maka perlu dilakukan penelitian mengenai potensi penggunaan mikroalga sebagai sumber pangan fungsional dengan memperlakukan faktor-faktor jenis media dan nutrisi beserta faktor-faktor lingkungan.

Berdasarkan uraian latar belakang diatas maka rumusan permasalahan secara umum adalah: 1) Berapakah waktu panen yang tepat untuk produksi biomassa ?, 2) Apa jenis media yang tepat pada proses kultivasi untuk memproduksi biomassa dan lipid ?, 3) Berapakah konsentrasi nitrat dan posfat yang tepat dalam produksi lipid ?, 4) Berapakah titik optimum kondisi pH dan salinitas pada proses produksi lipid ?? 5) Bagaimana profil asam-asam lemak lipida yang dihasilkan dari ekstrak mikroalga ?

2

ElBAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mikroalga Nannochloropsis spMikroalga Ncamochloropsis sp. m erup i^n jenis alga hijau (Cholorphyta) yang

memiliki sel berwarna hijau, tidak bermotil, dan tidak memiliki flagel. Selnya berbentuk bola berukuran sedang dengan diameter 2-8 (im, tergantung spesiesnya, dengan khloroplas berbentuk cangkir. Nannochloropsis sp. melimpah di sepanjang pantai zona iotik dengan konsentrasi 10:-104 sel/cm3 (H u dan G a o, 2006). Nannochloropsis sp. dapat tumbuh baik pada kisaran pH 7-9, tetapi tum bul^yndah pada pH 10 (Elzenga et a i. 2000). Nannochloropsis sp. adalah salah satu tanaman yang paling efisien dalam menangkap dan memanfaatkan cahava dan karbondioksida (CO;) untuk keperluan fotosintesis Pertumbuhan sel Ncamochloropsis sp. sangat dipengaruhi oleh tiga komponen penting untuk tumbuh yaitu cahaya, karbondioksida (CO;) dan nutrien (Diharini, 2001). Nannochloropsis sp memiliki sejumlah kandungan pigmen dan nutrisi seperti protein (52,11%), karbohidrat (16%), lemak (27.64%), dan vitamin C (0,85%) (Isnanstyo dan Kurniastuti, 1995).

2.2, M anfaat dan Nutrisi Nannochloropsis sp,Nannochloropsis oculala lebih dikenal dengan nama Chlorella laut, dalam

pembenihan mempunyai tiga perajian yaitu digunakan sebagai p akan pada klutur rotifer, untuk pengkayaan rotifer, dan untuk menghasilkan efek "green water" pada pemeliharaan larva (Riehmond and Cheng-Wu, 2001). Nannochloropsis oculata dapat digunakan sebagai pakan rotifataiarena ukuran tubuhnya sesuai dengan bukaan mulut rotifer, mempunyaia»kandungan vitamin B12 dan eicos<^g;ntaenoie: aeid (EPA) sebesar 30.5% dan total kandungan co3 IIUFA sebesar 42.7 %. Vitamin B 12 sangat penting untuk populasi rotifer dan EPA penting untuk nilai nutrisi rotifer untuk pakan larva dan juvenil ikan laut (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995).

Nannochloropsis sp. telah dimanfaatkan dalam produksi biomassa, produksi energi, produksi berbagai produk bermanfaat, bioakumulasi senyawa tertentu serta berbagai proses biotransformasi Produk-produk yang dihasilkan Nannochloropsis sp. sebagian besar bersifat ekstraselular, mulai dari metabolit sederhana hingga antibiotik kompleks, toksin, pigmen seila sejumlah produk bermanfaat lainnya (Becker , 1994). Chisti (2007) menambahkan bahwa, Nannochloropsis sp. dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel dan biodiesel dari Nannochloropsis sp. memiliki banyak keuntungan, hal tersebut dikarenakan mikroalga

mudah d i kultivasi dan dalam waktu 24 jam mikroalga dapat bertambah banyak menjadi dua kali lipat.2.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroalga

Kultivasi mikroalga dipengaruhi oleh beberapa faktor umum seperti faktor eksternal (lingkungan) dan nutrien. Faktor-faktor lingkungan dan nutrien tersebut berpengaruh terhadap laju pertum bu^i dan metabolisme mikroalga. Faktor-faktor tersebut adalah :(a) Derajat Keasaman (pH). Derajat keasaman atau pH digambarkan sebagai keberadaan ion hidrogen. Variasi pH dalam media kultur dapat mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan kultur mikroalga antara lain mengubah keseimbangan karbon anorganik, mengubah ketersediaan nutrien dan mempengaruhi fisiologi sel. Kisaran pH untuk kultur alga biasanya antara 7-9, kisaran optimum untuk alga laut berkisar antara 7.8-8.5. Secara umum kisaran pH yang optimum untuk kultur mikroalga adalah antara 7 -9 (Slamet, 2008).(b) Salinitas. Kisaran salinitas yang berubah-ubah dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroalga. Beberapa mikroalga dapat tumbuh dalam kisaran salinitas yang tinggi tetapi ada juga yang dapat tumbuh dalam kisaran salinitas yang renda h. Namun, hampir semua jenis mikroalga dapat tumbuh optimal pada salinitas sedikit d iba wah habitat asai. Pengaturan salinitas pada media yang diperkaya dapat dilakukan dengan pengenceran dengan menggunakan air tawar. Kisaran salinitas yang paling optimum untuk pertumbuhan m ik ^ lg a adalah 25-35%» (Sylvester et a}., 2002).(c) Suhu. Suhu merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi pertumbuhan mikroalga. Perubahan suhu berpengaruh terhadap proses kimia, biologi dan fisika, peningkatan suhu dapat menurunkan suatu kelarutan bahan dan dapat menyebabkan peningkatan kecepatan metabolisme dan respirasi mikroalga di perairan. Secara umum suhu optimal dalam kultur mikroalga berkisar antara 20-24 °C. Suhu dalam kultur diatur sedemikian rupa bergantung pada media yang digunakan. Suhu di bawah 16 °C dapat menyebabkan kecepatan pertumbuhan turun, sedangkan suhu diatas 36 °C dapat m e^ b a b k a n ke matian (Taw, 1990).(d) Cahaya. Cahaya merupakan sumber energi dalam proses fotosíntesis yang berguna untuk pembentukan senyawa karbon organik. Intensitas cahaya sangat menentukan pertumbuhan mikroalga yaitu dilihat dari lama penyinaran dan panjang gelombang yang digunakan untuk fotosintesis. Cahaya berperan penting dalam pertumbuhan mikroalga. tetapi kebutuhannya bervariasi yang disesuaikan dengan kedalaman kultur dan kepadatannya.

4

0(e) Karbondioksida. Karbondioksida diperlukan oleh mikroalga untuk memenbantu proses Ibtosintesis. Karbondioksida dengan kadar 1-2% biasanya sudah cukup digunakan datam kultur mikroalga dengan intensitas cahaya yang rendah. Kadar karbondioksida yang berlebih dapat menyebabkan pH kurang dari bata s optimum sehingga akan berpengaruh terliadap pertumbuhan mikroalga (Taw, 1990).(i) Nutrien. Mikroalga memperoleh nutrien dari air laut yang sudah mengandung nutrien yang cukup lengkap Namun pertumbuhan mikroalga dalam kultur dapat mencapai optimum dengan mencampurkan air laut dengan nutrien yang tidak terkandung dalam air laut tersebut. Nutrien tersebut dibagi menjadi makro nutrien dan mikro nutrien. Unsur makro nutrien terdiri atas N (meliputi nitrat), P (Posfat), K (Kalium), C (Karbon), Si (silikat), S (Sulfat) dan Ca (Kalsium). Unsur mikro nutrien terdiri atas Fe (Besi), Zn (Seng), Cu (Tembaga), Mg (Magnesium), Mo (Molybdate), Co (Kobalt), B (Boron), dan lainnya (Sylvester et a!.t 2002; E d l ^ / al.f 2003; Cahyaningsih, 2009).(g) Aerasi. Aerasi dalam kultivasi mikroalga digunakan dalam proses pengadukan media kultur Pengadukan sangat penting dilakukan bertujuan untuk mencegah teijadinya pengendapan seL nutrien tersebar dengan baik sehingga mikroalga dalam kultur mendapatkan nutrien yang sama, mencegah sratifikasi suhu, dan meningkatkan pertukaran gas dari udara ke media (Taw, 1990).

2,4. Road Map dan Fish Bone Pcnditiun

Road map penelitian ini disajikan pada Gambar i

5

BAB III. TUJUAN DAN MANFA4T PENELITIAN

3,1. Tujuan PenelitianTujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalali sebagai berikut:

1. Menentukan waktu pane 11 yang tepat pada proses produksi biomassa Nunnochloropsh sp isolat K4.

2. Menentukan jenis media yang tepat pada proses kultivasi untuk memproduksi biomassa dan lemak Namochloropsis sp isolat K4.

3. Menentukan konsentrasi nitrat dan posfat yang tepat dalam produksi lipid.4. Menentukan titik optimum kondisi pH dan salinitas pada proses produksi lipid.5. Menentukan profil asam-asam lemak lipida yang dihasilkan dari ekstrak mikroalga

Narmochloropsis sp isolat K4.

3.2. Manfaat Penelitian

Mantaat penelitian ini adalah dapat diperoleh waktu panen yang tepat pada proses produksi biomassa Natmochlompsis sp isolat K4, diperoleh jenis media yang tepat pada proses kultivasi untuk memproduksi biomassa Narmochloropsis sp isolat K4, diperoleh konsentrasi penambahan nitrat dan posfat dalam produksi biomassa dan lipid, diperoleh tilik optimum kondisi pH dan salinitas pada proses produksi biomassa dau lipid, serta diperoleh pro 111 asam-asam lemak yang dihasilkan dari ekstrak mikroalga Ncmnochloropsis sp isolat K4.

BAB IV. METO DE PENELITIAN

4.1.Sistematik¡1 dan Fiskbone PenelitianSistematika penelitian yang akan dilakukan pada penelitian ini disajikan pada Tabel

L sedangkan bagan fishhone disajikan pada Gambar 2.Tabel 1. Sistematika Penelitian

Taha p Kegiatan Indikator capaianTahini

1Produksi Biomassa dan 1 Jpitl

• Pesiapan alat dan bahan• Peremajaan kultur mumi• Penentuan jenis media yang sesuai

berdasarkan konsentrasi lipid tertinggi yang digunakan untuk penelitian selanjutnya

• waktu p mi e n berdasarkan konsentrasi biomassa pada kurva pertumbuhan

• Optimasi factor nutrisi media dalam produksi lipid yang dipergunakan untuk penelitian selanjutnya.

• Optimasi factor lingkungan (pH dan Salinitas) dalam produksi lipid yang dipergunakan untuk penelitian selanjutnya.

■ Scale up pertumbukan mikroalga sesuai dengan jenis media, waktu panen, faktor nutrisi dan faktor lingkungan yang optimal

• Penentuan profil asam-asam lemak penyusun lipid mikroalga

a. Diperoleh waktu panen yang tepat dengan konsentrasi biomassa tertinggi

b. Diperoleh jenis media yang tepat dalam memproduksi lipid

c. Diperoleh kondisi optimum konsentrasi nitrat dan posfat dalam memproduksi Iipida

d. Diperoleh kondisi optimum kondisi pil dan Salinitas dalam memproduksi lipida

e. Diperoleh proiil asam-asam lemak penyusun lipid

f. Diperoleh biomassa dan lipid potensinl u(k dikembangkan sebagai suplemen makanan

g. Makalah untuk publikasi di jurnal nasional terakreditasi bertopik 'optimasi produksi lipid dari mikroalga Normochloropsis sp” .

Tali if n 2

Produksi Protein Indikator capaian• Pesiapan alat dan bahan• Peremajaan kultur murni• Optimasi faktor nutrisi media dalam

produksi protein yang dipergunakan untuk penelitian selanjutnya.

• Optimasi faktor lingkungan (pH dan Salinitas) dalam produksi protein yang dipergunakan untuk penelitian selanjutnya.

• Scale up pertumbuhan mikroalga sesuai dengan jenis media, waktu panen, faktor nutrisi dan faktor lingkungan yang optimal dalam memproduksi protein.

• Penentuan profil asam-asam amino penyusun protein mikroalga

a. Diperoleh kondisi optimum konsentrasi nitrat dan posfat dalam memproduksi protein vang tinggi

b. Diperoleh kondisi optimum kondisi pli dan Salinitas dalam memproduksi protein vaug tinggi

c. Diperoleh proiil asam-asam amino penyusun protein.

d. Diperoleh protein sel tungggal potential utk dikembangkan sebagai suplemen makanan.

e. Makalah untuk publikasi di44

jurnal nasional terakreditasi bertopik “optimasi produksi lipid dari mikroalgaN a m o ch h ro p sis sp"_______

Gambar 2. Diagram fishbom penelitian produksi lipid dan protein

04.2. 1 empat dan W aktn PenelitianPenelitian dilakukan di Laboratorium Bioindustri, Laboratorium Análisis Pangan.

Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana. Waktu pelaksanaan penelitian taliun 2015.4.3 Bahan dan Alat Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : sainpel mikroalga yang diisolasi dari air laut di sepanjang pantai Kedonganan-Jimbaran, Badung, Bali. Bahan-bahan untuk media tumbuh mikroalga meliputi : medium Guillard, medium pertanian, medium B G -I1, medium Allen-Miquel, dan medium standar walne. Bahan yang digunakan dalam proses analisis nutrisi adalah H2SO4 pekat, aquades, indikator PP, antibuih, NaOH, HCi, dan pelarut heksan. Akit yang dipergunakan adalah timbangan analitik. botol sainpel. toples/galon. water pump, aerator, lampu tabung, saringan berseri, sentiifuge, autoclave, oven, freezer, laminar JJow, lampu bunsen, pH meter, termometer, pipet mikro, jarum ose (loop), mikroskop, dan alat-alat gelas.

45

4.4.[<ilnm I/ Tu Itu p I : Produksi Lipid4.4.1. Peremajaan kultur niurni

Peremajaan kultur dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu menumbuhkan kolonisecara aseptik pada cawan petri berisi medium standar yang telah dipadatkan melalui penambahan agar sebanyak 1-1.5% melalui metode fo r way streak Koloni yang tumbuh dipindahkan secara aseptik pada agar petri di.sh untuk mendapatkan kultur murni. Setelah beberapa hai i koloni dipindahkan pada test tube yang berisi medium cair sebagai stok bnru. Stok kultur kemudian dipergunakan untuk proses selanjutnya dengan melakukan propagasi secara bertahap kevolume yang lebih besar.4.4.2. Penentuan Waktu Panen

Waktu panen ditentukan dengan membuat kurva pertumbuhan mikroalga dengan jenis media terpilih sesuai dengan penelitian sebelumnya. Pada tahap ini preparasi inokulum dilakukan dalam keadaan aseptik. Sel mikroalga sebanyak 30 % v/v diinokulasikan pada flask 2 L yang mengandung medium sesuai perlakuan. Kultivasi dilakukan dalam erlenmeyer 2 L dengan pil media 6 . suhu 28±2 °C, intensitas eahaya 1,2 ±0,5 klux dengan siklus perbandingan terang dengan gelap 12:12 jam, salinitas 27 %, dan dilakukan aerasi dengan mengalirkan udara ke dalam media. Proses kultivasi dilaksanakan selama 2 minggu atau 14 hari. Perubahan biomasa kultur diamati setiap 24 jam secara aseptis. Setiap perlakuan dilakukan tiga kali ulangan, Data yang diperoleh kemudian dibuatkan kurva pertumbuhannya, Waktu panen ditentukan berdasarkan waktu akhir fase log atau waktu awai fase stasioner yang memberikan konsentrasi biomassa tertinggi. Biomassa yang diukur berdasarkan jumlah bobot kering biomassa g/l.4.4.3. Penentuan Jenis Media ». Rancangan percobaan

Penelitian pada tahap ini bertujuan untuk menentukan jenis media yang sesuai untukproses kultivasi mikroalga yang diperoleh pada tahap isolasi. Perlakuan dirancang denganRancangan Acnk Lengkap dengan lima perlakuan jenis media yaitu (I) medium pertanian ,(2) medium A llen-M iqud^3) medium guillard. (4) medium Blue Green 11 (BG 11) dan (5)medium st^idjir walne. Masing-masing perlakuan diulang 6 kali sehingga diperoleh 30 unitpercobaan. Apabila perlakuan berpengaruh nyata, maka dilanjutkan dengan u j i Duncan,b. Pelaksanaan penelitian dan param eter yang diamati

Pada tahap ini preparasi inokulum dilakukan dalam keadaan aseptik, dan isolât yangdiperoleh pada tahap isolasi dikultivasi dengan mengguuakan medium sesuai denganperlakuan. Sel mikroalga sebanyak 30 % v/v diinokulasikan pada llask 2 L yangmengandung medium sesuai perlakuan. Kultivasi dilakukan dalam erlenmeyer 2 L dengan pH

46

media 6 . suhu 28=2 °C, intensitas eahaya 1300 lux salinitas 31 %, dan dilakukan aerasi dengan mengalirkan udara ke dalam media. Proses kultivasi dilaksanakan sampai akhir fase log, dianalisis konsentrasi biomassa dan lipidanya. Penentuan jenis media terbaik didasarkan pada media yang menghasilkan konsentrasi biomassa dan lipida tertinggi. Media-media yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah:1) Medium Pertanian mengandung : ZA 160 g/L, Urea 240 g/L, TSP 80 g. L, FeCl 120 g'L,

NaEDTA 120 g/L2) Medium Allen-Miquel mengandung : Larutan A dan Larutan B. Larutan A mengandung :

KNOi 20,2 g, aquadest 100 ml, Larutan B mengandung : Na:HP04,I2H;G 4 g. CaCl^H ^G 4 g. FeCl? 2 g, HCI2 ml aquadest 80 ml

3) Komposisi medium standar walne adalah Solution A (I ml/L kultur}: Ferric chloride (FeCIi) 0.8 gram. Manganous Chloride (MnC1^5H;0) 0,4 gram. Boric acid (H3BO3) 33,6 gram, EDTA, di-sodium salt 45,0 gram, Sodium di-hydrogen orthopHospHate (N aH ;P0j,2H :0) 20.0 gram. Sodium nitrdje (NaNO^) 100,0 gram. Solution B 1,0 ml (dilarutkan sampai 1 L dengan air laut). Solution 13 : Zinc chloride (ZnCl;) 2,1 gram. Cobaltous chloride (CoCl:,6H:0) 2,0 gram, Ammonium molybdate ((NFLVJVIotO^ 411^0) 0,9 gram, Cupric sulpHate (CuS04,5H^0) 2,0 gram. Concentrated fjC| 10.0 ml (dilarutkan sampai 100 ml dengan air laut). Solution C (0,1 ml/L kultur) : Vitamin 13] 0,2 gram, Solution E 25.0 ml (dilarutkan sampai 200 ml dengan air laut). Solution E: vitamin B12 0,1 g (dilarutkan sampai 250 ml dengan air laut),

4) Media guillard : N aH;P04. 2H20 5 g, NaNO* 42,1 g, Na^EDTA 5 g, Na^SiO^ 25 g, MnClj H ;0 0,18 g? FeCl^ 1,45 g, Aquades 500 ml, trace elemen 0.5 ml Trace elemen : CoCl,. 6H:0 1 g, (NH4)sMo70 :4, 4H .0 0,63 g, CUS04, 7H .0 0,98 g, FeCI,. 6H:0 1,6 g. Aquades 100 ml (Jati et «/., 2012). Komposisi vitamin terdiri dari Sol A : vitamin B1 0,2g/200 ml aquades hangat ditambah dengan 25 ml sol B. Sol B : vitamin B 12 0,1 g. 250 ml aquades hangat (BBPPBL Gondol, 2013).

5) Media blue green 11 terdiri dari : Na^EDTAlO g/100ml aquades: NaNO^ 10g/100 ml aquades. Na:CO^ 10 g/lOOml aquades: CaCb,2H^O 10 g/lOOml aquades; M gS04.7H;0 10 g/100ml aquades; K2H P04 10 g/lOOml aqjuades; Fe(OH).^ 10 g /100ml aquades; asam sitrat 10 g /100ml aquades. Trace element solution : HiBOi 2,86 g, M nCk 4H^O I.SI g, ZnS04. 7H .0 0,22 g. Na:M o04. 2H;0 0,39 g, CuS04. 5H:0 0,08 g, Co(NO,)^ 6H .0 0,05 g, di tambahkan aquades sampai menjadi 1000 ml (Kawaroe et a ! 2010),

47

4.4.4. Pro (luks i LipidKiiiu:a|i^in percobaan pengaruh nitrat dan posfat

Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap, yang terdiri atas 7 perlakuan yaitu :

Kl = konsentrasi nitrat 30 (g/1) dan konsentrasi fosfat 15 g/l K2 = konsentrasi nitrat 50 (g/l) dan konsentrasi fosfat 5 g.;’l K3 = konsentrasi nitrat 50 (g/l) dan konsentrasi fosfat 25 g/l K4 = konsentrasi nitrat 100 (g/J) dan konsentrasi fosfat 15 g/l K5 = konsentrasi nitrat 100 (g/l) dan konsentrasi fosfat 30 g/l K6 = konsentrasi nitrat 150 (g/l) dan konsentrasi fosfat 5 g/l K7 = konsentrasi nitrat 150 (g/l) dan konsentrasi fosfat 25 g/l

BPercobaan diulang sebanyak dua kali sehingga diperoleh 14 unit percobaan. Data yang diperoleh dianalisis dengan sidik ragam, dan bila perlakuan berpengaruh nyata terhadap variabel yang diamati dilanjutkan dengan uji duncant.

b. Pelaksanaan penelitian pengariili konsentrasi nitrat dan posfat dan parameter yang diamati

Penentuan faktor nutrisi dilaksanakan pada jenis inediuin dan waktti panen terpilih dengan memodifikasi senyawa nitrat (N03) dan fosfat (PCU) dengan konsentrasi sesuai perlakuan. Kultivasi dilakukan Jakun stoples plastik dengan volmne 20 L dengan pil media8. 1, suhu 28=2 CC, intensitas cahaya 1,2 ±0,5 klux, salinitas 31 ppt dan dilakukan aerasi dengan mengalirkan udara ke dalain media. Pengamatan terhadap parameter penelitian dilakukan pada akhir masa kultivasi (11 hari) terhadap konsentrasi lipid (metode so\hlet) dan berat kering biomassa sel. Hasil optimum produksi lipid pada konsentrasi nitrat dan posfat ini selanjutnya dipergunakan sebagai faktor tetap pada proses optimasi faktor lingkungan (pH dan salinitas) terhadap produksi lipid.c. Rancangan percobaan pengaruh pil dan salinitas

Rancangan percobaan yang digunakan adalah Central (’ 'om posi t e Design (CCD). Data yang dihasilkan dari rancangan percobaan tersebut akan dianalisis dengan menggunakan metode respome aurface. Metode respon.se sutface digunakan untuk melihat pengaruh perlakuan konsentrasi nitrat dau fosfat terhadap produksi lipid mikroalga. Data yang

48

diperoleh dianalisis dengan menggunakan program stal^tica 10. Bentuk dan kode perlakuansejla i ancangan percobaan dengan sistem pengkodean dapat dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5d, Pelaksanaan penelitian optimasi pen^aruh p H dan salinitas dan parameter yang

diamatiOptimasi faktor lingkungan pH dan salinitas dilaksanakan pada jenis medium dengan

konsentrasi nitrat dan posfat sesuai dengan hasil t itik optimum sebelumnya. Kultivasi dilakukan dalam erlcnmeyer 20 L dengan pH dan salinitas sesuai dengan perlakuan pada rancangan percobaan, suhu 28±2 °C, intensitas cahaya L2 ±0,5 klux dengan perbandingan terang dengan gelap 12:12 jam, dan dilakukan aerasi dengan mengalirkan udara ke dalam media. Pengamatan terhadap parameter penelitian dilakukan pada akhir masa kultivasi terhadap konsentrasi lipid (metode Bligh and diyer) dan berat kering biomassa sel. Hasil optimum produksi lipid pada pH dan salinitas ini ini selanjutnya dipergunakan sebagai untuk proses produksi dalam skala yang lebih besar.

l abel 4. Perlakuan dan kode perlakuanPerlakuan Kode perlakuan

-1,414 -1 0 I 1,414Ph 4,59 5 6 7 7.41Salinitas (ppt) 22,93 25 30 35 37,07

Tabel 5. Rancangan percobaan dengan sistem pengkodeanNo Kode pH Kode salinitas pH Salinitas (ppt)

l -1 -i 5 252 1 -1 7 253 -1 1 5 354 l i 7 355 - L414 0 4,59 306 1.414 0 7 307 0 -1.414 6 22,93K 0 1.414 6 37,079 0 0 6 3010 0 0 6 3011 0 0 6 3012 0 0 6 30

4*4.5. Ekstraksi Lipid dan Profil Asain Lema kMikroalga dikultivasi sesuai dengan jenis media, kondisi nutrisi dan lingkungan

optimal serta waktu panen yang tepat. Biomassa yang dihasilkan dari proses kultivasi pada kondisi optimal dipanen dan dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu setelah kering, biomassa diukur kadar airnva. Ekstrak asam lemak dilakukan dengan

49

mengambil 20 gr bubuk mikroalga diekstrak dengan 150 ml pelarut N-heksan dalam dengan met ode soklet selama 7 jam (Kawaroe et al, 2012). Lemak yang dihasilkan dari proses ekstraksi ini kemudian di analisa profil asam-asam lemaknya dengan menggunakan GC dan GC-MS.4*5. Lu a nm/Indikator capaian Penelitian Taliun I

Luaran penelitian tahun ke-1 adalah (1) diperoleh waktu panen yang tepat dengan konsentrasi biomassa teitinggi. (2) diperoleh jenis media yang tepat dalam memproduksi lipid tertinggi, (3) diperoleh kondisi optimum konsentrasi nitrat dan posfat dalam memproduksi lipid tertinggi, (4) diperoleh kondisi optimum kondisi pH dan salinitas dalam memproduksi lipid tertinggi. (5) diperoleh profil asam-asam lemak penyusun lipid. (6) diperoleh biomassa dan lipid potential utk dikembangkan sebagai suplemen makanan. (7) pengajuan makalah untuk publikasi di jurnal nasional terakreditasi bertopik “optimasi produksi lipid dari mikroalga NamocMoropsis sp”

4.6. Prosedur An alis aAnal isis yang meliputi konsentrasi biomasa, kadar air, kadar lemak, protein, profil lipid. dan protein adalah sebagai berikuta. Analisa konsentrasi biomasa dengan metode Costa et a l,(2002). Biomassa diambil

sebanyak 5 ml, dimasukkan ke dalam tabung falkon. Selanjutnya disentrifugasi dengan kecepatan 3000 rpm selama 5 menit. Endapan biomassa yang dihasilkan dicuci dengan aquadesh lalu disentrifugasi untuk memisahkan biomassa dan aquadesnya. Pencucian dilakukan sampai salinitas airnya 0 ppt. Endapan biomassa yang diperoleh selanjutnya dikeringkan dengan oven pada suhu 80 °C selama 24 jam. Selelah kering biomassa ditimbang.

b. Kadar air. Penetapan kadar air dilakukan dengan menggunakan metode oven (AOAC, 1998). Sampel ditimbang 0,5 g, dimasukkan ke dalam cawan oven, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C hingga berat konstan.

Kadar air (%) = (kehilangan berat sampel/ berat sampel) x 100c. Kadar lemak. Penetapan kadar lemak Nannochloropsis sp. dengan perlakuan jenis media

dan perlakuan kombinasi nitrat dan fosfat dilakukan dengan menggunakan metode ekstraksi soxhlet (Sudarmadji et a!„ 1984). Sebelum digunakan labu lemak dioven dan ditimbang terlebih dahulu. Sampel bubuk ditimbang 1 g. Sampel d ibu ngkus dengan kertas

50

saring, dan diekstraksi soxh!et menggunakan pelarut heksan selama ± 6 jam. Labu lemak liasil ekstraksi dioven dan ditimbang sampai tercapai berat konstan.

Lemak (%) = (berat lemak berat sampel) x 100

d. Kadar lemak Penetapan kadar lemak Nannochloropsis sp. pada perlakuan optimasi salinitas dan pH dilakukan dengan menggunakan metode Bligh Dyer (Pratomyot et al.,2005). Sampel sebanyak 0,2 g dilarutkan dengan 3,8 ml campuran kloroform : methanol dengan perbandingan 1:2, lalu divortex selama 10 menit Ditambahkan kloroform sebanyak 1,3 ml dan divortex kembali selama 1 menit. Selanjutnya ditambahkan 1,3 ml aquades lalu divortex 1 menit, sehingga akan terbentuk 2 fase. Fase bagian bawali diambil dengan hati-hati dan letakkan pada botol timbang yang telah diketahui beratnya. Fase bagian atas (sisanya) ditambahkan 1,9 ml kloroform dan divortex selama 2 menit. Selanjutnya disentriiiigasi dengan kecepatan 3500 rpm selama 5 menit sehingga akan terbentuk 2 fase lagi. Fase bawah mengandung pelet dan fase atas. Fase bawah diambil dengan hati-hati supaya pellet tidak terambil, dimasukkan ke botol timbang sebelumnya. Uapkan pelarut dengan oven pada suhu 50 °C selama 2 jam. Lemak yang dihasilkan lalu ditimbangTotal lipid = (W1-W0) bks x 100°oW0 = berat akhir lemak (g); Wl = berat awai lemak• pelarut (g); bks = berat kering sampel (g)

e. Penentuan profil asam lemak• Ekstrasi lipid. Total lipid yang diekstrasi dari 1 g sampel basah menurut metode Bligh

dan Dyer (Pratomyot et a l,2005). Sampel dilarutkan dengan kloroform (mengandung BHT 0.1 ppm): methanol (mengandung BHT 0,1 ppm) dengan perbandingan 2:1, dicampur dan dikeringkan dengan gas nitrogen. Ester metil asam lemak yang dipreparasi dengan katalis asam transmetilasi total lipid (10 ml asam sulfur 2% dalam methanol yang dioven pada 80° C selama 4 jam). Penambahan 5 ml sodium klorida 5%, 5 ml heksan pada potasium bikarbonat 2% dan selanjutnya difiltrasi melalui sodium sulfat anhydrous dan dikeringkan dengan gas nitrogen (Cristies, 1982).

• Analisis asam lemak (Pratomyot et al.,2005). Pemisalwihdan identifikasi asam lemakmenggunakan gas kromatografi dengan kolom kapiler (3Uin x 0.25min. ketebalan 0,25jimol). Gas pembawa menggunakan helium pada 1,3 ml menit. Sampel yang diijeksikansebanyak 1 ml pada kondisi yang telah ditentukan. Kolom temperatur 120°C selama 0,5menit, gradien panas 195° C pada kelajuan 18° C/menit, 195 sampai dengan 205°C pada

51

kelajuan 3 °C menit, perbaikan 7 menit, 205 hingga 220 °C pada kelajuan S °C menit. Ester metil asam lemak yang diidentifikasi dengan membandingkan campuran Standard dan kuantitatif adalah persentase luas total asam lemak,

4*7. Tahun II/Tahap II : Produksi Protein 4*7.1. Produksi Protein

Tahapan tahapan pada produksi protein secara u mu m sama dengan tahapan padaproduksi lipid yaitu diawali dengan peremajaan kultur, propagasi sel mikroalga, optimasi faktor nutrisi dan lingkungan dan penentuan profil asam-asam amino. Perbedaan yang ada hanya pada respon parameter yang diamati.a* Rancangan percobaan pengaruh nitrat dan posfat terhadap kadar protein

Rancangan percobaan yang digunakan adalah Central C'otnposite Desrgfi (CCD). Data yang dihasilkan dari rancangan percobaan tersebut akan dianalisis dengan menggunakan metode respome surface. Metode respon.se surface digunakan untuk melihat pengaruh perlakuan konsentrat nitrat dan fosfat terhadap produksi lipid mikroalga. Data yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan program statistica 10. Bentuk dan kode perlakuan serta rancangan percobaan dengan sistem pengkodean sama halnya dengan pejila^uan pada produksi lipid. hanya saja respon yang diamati adalah kadar protein. Perlakuan dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3.b. Pelaksanaan penelitian optimasi pengaruh nitrat dan posfat dan parameter yang

diamatiOptimasi faktor nutrisi dilaksanakan pada jenis medium dan waktu panen terpilih

dengan memodifikasi senyawa nitrat (N03) dan fosfat (PO4) dengan konsentrasi sesuai perlakuan. Kultivasi dilakukan dalam erlenmeyer 2 L dengan pH media 6, suhu 28±2 °C, intensitas cahaya 1,2 ±0.5 klux dengan perbandingan terang dengan gelap 12:12 jam, salinitas 30 ppL dan dilakukan aerasi dengan mengalirkan udara ke dalam media. Pengamatan terhadap parameter penelitian dilakukan pada akhir masa kultivasi terhadap konsentrasi protein dan berat kering biomassa sel. Hasil optimum produksi protein pada konsentrasi nitrat dan posfat ini selanjutnya dipergunakan sebagai faktor tetap pada proses optimasi faktor lingkungan (pH dan salinitas) terhadap produksi protein.c* Rancangan percobaan pengaruh pil dan salinitas terhadap kadar protein

Rancangan percobaan yang digunakan adalah Central Composite Design (CCD). Datayang dihasilkan dari rancangan percobaan tersebut akan dianalisis dengan menggunakanmetode respome surface. Metode response surface digunakan untuk melihat pengaruhperlakuan konsentrasi nitrat dan fosfat terhadap produksi protein mikroalga. Dala yang

52

diperoleh dianalisis dengan menggunakan program st^li^tiea 10. Bentuk dan kode perlakuan serta rancangan percobaan dengan sistem peugkodean dapat dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.d. Pelaksanaan penelitian »ptimasi pcnpiruh pil dan salinitas dan parameter yang

«I ia matiOptimasi faktor lingkungan pH dan salinitas dilaksanakan pada jenis medium dengan

konsentrasi nitrat dan posfat sesuai dengan hasil titik optimum sebelumnya. Kultivasi dilakukan dalam erlenmeyer 2 L dengan pH dan salinitas sesuai dengan perlakuan pada rancangan percobaan, suhu 28±2 UC, intensitas cahaya 1,2 ±0,5 klux dengan perbandingan terang dengan gelap 12:12 jam, dan dilakukan aerasi dengan mengalirkan udara ke dalam media. Pengamatan terhadap parameter penelitian dilakukan pada akhir masa kultivasi terhadap konsentrasi protein dan berat kering biomassa sel. Hasil optimum produksi lipid pada pH dan salinitas ini ini selanjutnya dipergunakan sebagai untuk proses produksi dalam skala yang lebih besar.47,2. Ekstraksi dan penentuan profil protein

Mikroalga dikultivasi sesuai dengan jenis media, kondisi nutrisi dan lingkungan optimal serta waktu panen yang tepat. Biomassa yang dihasilkan dari proses kultivasi pada kondisi optimal. dipanen dan dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 80c’C. setelah kering, biomassa diukur kadar aintya. Sampel biomassa sel inikroalga kemudian

mdihomogenisasi dengan buffer {50Mm Tr is-HCL, PH 7.8. 0.25M sucrose, 25 Mm K< lOMm MgClj, IMin pHenylmethylsulfonylfluoride, 0.1 Mm EDTA. 0. IMin b ggjcaptoethanol dan 0.5% (v/v) Triton-100 dan protein diendapkan dengan ditambahkan 20% (v/v) trichloroacetic acid (TCA). Selanjutnya ^jg^itrifugasi untuk memperoleh protein, dilakukan pencucian dengan etanol 90% dalam 20 Mm Tris (pH 7.4), Protein yang dihasilkan dari proses ekstraksi ini kemudian di analisa profil asam-asam lemaknya SDS- PAGE ((Boolag dan Edelstein. 1991)48 . Prosedur AnalisaAnalisis yang meliputi konsentrasi biomasa, kadar air, kadar lemak, protein, profil lipid, dan protein adalah sebagai berikuta. Analisa konsentrasi biomasa dengan metode Costa et al., (2002). Kurva stand art

konsentrasi biomasa mikroalga (g/l) dibuat dengan meiighituug kepadatan sel dengan menggunakan hemacytometer dan diplotkan terhadap berat kering mikroalga (g/l). Kurva standart yang diperoleh digunakan untuk menghitung konsentrasi biomasa sample.

Jumlah kepadatan sel - rata-ratajumlah sel X 25,104

53

b. Kadar air Penetapan kadar air dilakukan dengan menggunakan metode oven (AOAC.1998). Sampel ditimbang 0,5 g, dimasukkan ke dalam cawan oven, selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 105°C hingga berat konstan.

Kadar air (%) = (kehilangan berat sampel berat sampel) x 100c. Analisis konsentrasi protein (Boolag dan Edelstein, 1991). Sebanyak 10 (iL. sample larutan

protein diencerkan dengan menggunakan buft'er fosfat 0,2 M. pH 7,0 hingga volume 100 |iL kemudian ditambah dengan reagen Bradlord. Larutan dihomogenkan dan diistirahatkan selama 5 menit. Pengukuran dilakukan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 595 nm. Kun a standar dibuat dengan memipet sebanyak 5, 10, 15. 20, dan 25 nL larutan BSA (bovine serum albumin). Blanko yang digunakan adalah air destilata.

d. Penentuan profil protein dengan SDS-PAGE (Boolag dan Edelstein, 1991). Gel yang digunakan untuk elektroforesis terdiri dari gel penahan (stacking gel) dengan konsentrasi 4% dan gel pemisah (separation gel) dengan konsentrasi 12.5%. Sebelum elektroforesis, sample didenaturasi dengan menggunakan SDS dan merkaptoetano disertai dengan pemanasan. Pembebanan sample dilakukan pada konsentrasi protein yang sama untuk setiap fraksi protein. Junilah volume maksimum sample protein untuk pembebanan adalah 25 fiL. elektroforesis dilakukan pada tegangan 100 volt dan arus listrik 80 mA selama 2,5 jam. Setelah selesai, gel diwarnai dengan menggunakan pewarnaan perak (AgNOj)

4.9. Luaran/Indikator capaian Penelitian Tahun II

Luaran penelitian tahun ke-2 adalah (1) diperoleh kondisi optimum konsentrasi nitrat dan posfat dalam memproduksi protein yang tinggi. (2) diperoleh kondisi optimum kondisi pH dan Salinitas dalam memproduksi protein yang tinggi. (3) diperoleh profil asam-asam amino penyusun protein. (4) diperoleh protein sel tungggal potensial untuk dikembangkan sebagai suplemen makanan. (5) pengajuan makalah untuk publikasi di jurnal nasional terakreditasi ( Jurnal Patpi) bertopik “optimasi produksi protein dari mikroalga Nannochloropsis sp'\

54

BIBAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. PERTUMBUHAN MIKRO ALGA Nannochlorapsis sp.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pertumbuhan mikroalga Nannochhwpsis sp. berbeda-beda pada jenis media yang berbeda. Kurva pertumbuhan mikroalga Namiochhrvpsis sp. disajikan pada Gambar 3.

Walne

Pertanian

Allen-Migud

SG-11

Guillard

Waktu Inkubasi thari)

Gambar 3. Kurva pertumbuhan Naymochloropsis sp.pada berbagai jenis media

Gambar 3 menunjukkan bahwa konsentrasi biomassa kering bervariasi pada setiap jenis media. Pada hari ke nol (0) sampai 5 hari inkubasi, sel NannochJoropsis sp yang dikuitivasi pada jenis media yang berbeda masih mengalami fase adaptasi, Jenis media yang sesuai dengan media tumbuh akan dapat mempercepat proses adaptasi sehingga mikroalga dapat tumbuh dengan cepat (Andersen, 2005). Setelah hari ke - 5 inkubasi. sel mengalami fase eksponensial. Perbedaan jenis media mengakibatkan akhir fase eksponensial dicapai pada hari yang berbeda. Pada media walne, akhir fase eksponensial tercapai setelah waktu inkubasi 10 hari. Pada media Pertanian, akhir fase eksponensial tercapai setelah waktu inkubasi S hari. Akhir fase eksponensial tercapai

55

pada hari ke 11 inkubasi jika sel Nannochloropsis sp. dikultivasi pada inedia guillard. Pada media Blue Green 11 (BG 11) dan pada media Miquel (MQ), akhir faseeksponensial tercapai setelah waktu inkubasi 12 hari. Hal ini sedikit berbeda dengan penelitian Widyaningsih et aL, (2011) yang menyatakan bahwa pada media walne puncak pertumbuhan Nannochloropsis sp. teijadi pada liari ke - 9 inkubasi. Namun penelitian ini sejalan dengan Sukmawan (2012) yang menyatakan bahwa pertumbuhan optimum Nannochloropsis sp dicapai pada hari ke - 10 inkubasi.

Menurut Isnaustyo dan Kurniastuty (1995) dan Kawaroe et aL, (2jjl())% akhir fase eksponensial merupakan waktu terbaik untuk pemanenan sel mikro alga karena pada fase eksponensial struktur sel masih berada pada kondisi normal dan secara nutrisi terjadi keseimbangan antara nutrien dalam media dan nutrisi dalam sel. Selain itu, pada fase eksponensial kandungan nutrisi dalam sel sangat tinggi, sehingga mikroalga berada pada kondisi yang paling optimum.

5.2* ProduLsi Biomassa Nannochloropsis sp.

Produksi biomassa Nannochloropsis s p dilakukan dengan mengkultivasi Narmochloj'opsis sp pada 5 jenis media (sesuai perlakuan) dengan volume kultur 15 L. Sel Nannochloropsis sp selanjutnya dipanen pada akhir fase log. Penentuan waktu panen (akhir fase log) berdasarkan pada Gambar 3. Waktu panen Nannochloropsis sp, yang dikultivasi pada media walne, media pertanian, dan media guillaid beiturut-turut adalah hari ke 10, 8, dan II inkubasi. Pada media Allen Miquel dan media Blue Green I l. waktu panen Nannochloropsis sp. adalah hari ke 12 inkubasi. Data biomassa Nannochloropsis sp disajikan pada Tabel 6.

l abel 6. Biomassa Nannochloropsis sp. pada berbagai mediaJenis Media Waktu Panen (Hari) Konsentrasi Biomassa (g/L)

Walne 10 0,27aPertanian 8 0,19bAllen - Miquel 12 0,17cBlue Green -11 12 0,19bGuillaid 11 0,26aKeterangan : Huruf yang berbeda dibelakang nilai rata-rata menunjukkan perbedaan

yang nyata (P<0,05).56

Tabel 6 menunjukkan haliwa mikroalga Ncmmchloropsis sp. yang dikultivasi pada media walne memiliki konsentrasi biomassa 0,27 g/] dan tidak berbeda nyata dengan konsentrasi biomassa mikroalga Narmochloropsis sp. yang dikultivasi pada media guillard {0,26 g/l). Konsentrasi biomassa mikroalga erat kaitannya dengan kandungan nutrien yang ada di dalam media. Media Walne diketahui memilikikandungan N dan P yang lebili tinggi dibandingkan dengan media yang lain sehingga konsentrasi biomassanya menjadi tinggi.

Pada media Walne unsur-unsur Fe, M n. Cl, dan Zn lebih banyak tersedia dari pada media yang lainnya. Unsur-unsur tersebut digunakan untuk proses fotosintesis. d i mana hasilnya digunakan untuk pertumbuhan (Fogg. 1965). Peranan unsur hara mikronutrien dalam laju pertumbuhan sangat besar, yaitu bersama-sama makro nutrien melakukan proses respirasi dan metabolisme (Chilmawati dan Suminto, 2010).

Hasil analisis ragam menunjukan bahwa perlakuau jenis media berpengaruh sangat nyata (P<0,01) terhadap kadar lemak mikroalga Nmnochloropsis sp, Hasil analisis kadar lemak mikroalga Nannochloropsis sp. dengan perlakuan jenis media dapat dilihat pada Tabel 7.Tabel 7, Kadar Lemak (% bk) Namochbropsis sp. yang Dikultur pada Berbagai Jenis

Media.Jenis Media Waktu Panen (Hari) Kadar lemak (%bk

Walne 10 4,56bPertanian 8 7,16dAllen - Miquel 12 4,90cBlue Green -11 12 9.83 aGuillard 11 10.00aKeterangan : Huruf yang berbeda dibelakang nilai rata-rata menunjukkan perbedaan

yang nyata (P<0,05).

57

Tabd 8 menunjukkan bahwa kadar lemak mikioalga Narmochloropsis sp, berkisar antara 4,56 %bk sampai 10,00 %bk. Kadar lemak mikioalga Natmochloropsis sp. yang dikultur pada media Guillard sebesar 10,03 %bk, tidak berbeda n ya t a dengan kadar lemak Namochlorpsis sp. yang dikultur pada media Blue Green (B G -l1) sebesar 9.83%(bk), namun berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hal ini sejalan dengan penelitian Jati et al, (2012) yang menyatakan bahwa Chaetoceros gracilis yang dikultivasi pada media Guillard memiliki kandungan asam lemak omega 3 EPA lebih tingsi (8,16%)

mdibandingkan pada media Walne (6,59%). Penelitian ini tidak saina dengan penelitian Sari et a l, (2012), yang menyatakan haliwa Natmochloropsis ocuiata yang dikultivasipada media Allen-Miquel memiliki kandungan lemak yang lebih tinggi (45%) dibandingkan dengan Natmochloropsis ocuiata yang dikultivasi pada media Guillard (31%). Wijoseno (2011) melaporkan haliwa Chlorella vtilgaris diketahui memiliki kadar lemak tertinggi jika dikultivasi pada media Walne yaitu sebesar 42.58%, pada media Blue Green (BG-11) yaitu 40,58%, dan media Beneck yaitu 37%. Menurut Hu dan Gao (2006) bahwa semakin rendah konsentrasi nitrat dalam bentuk NaNO;, dan fosfat dari NaHiP04 maka kandungan lemak total pada Natmochloropsis sp. semakin besar dan dapat mencapai ± 2,8%. Pada media Guillard yang digunakan dalam penelitian ini ketersediaan unsur nitrat dan fosfat dalam bentuk NaNOt dan N aH ;P04 lebih sedikit daripada ketersediaan unsur nitrat dan fosfat pada media yang lain sehingga kadar lemak Narotochloropsis sp. yang dikultur dengan menggunakan inedia Guillard menjadi tinggi Griffitlis dan Han ison (2009) mengatakan bahwa pada kondisi media dengan nutrien N tercukupi. Nmtiochloropsis sp. memiliki kandungan lemak total berkisar 27-31% dan sebaliknya pada kondisi keterbatasan nutrien N, Narmochloropsis sp. menghasilkan kandungan lemak total sebesar 35-46%. Pada media Blue Green (BG-1 i) memiliki kandungan Mg dalam bentuk M gS04.7Hi0 yang berperan dalam pembentukan lemak,sehingga kandungan lemak pada media Blue Green (BG-11) menjadi tinggi (Wijoseno.

58

2011). Tingginva kadar lipid diduga disebabkan oleh kondisi kultur yang stress akibat surplus Mg' Kadar lipid yang tinggi pada mikroalga biasanya diperoleh pada kondisi stress yang terjadi bersamaan dengan penurunan laju perkembangbiakan sel Perez-Pazos (2011).

Media walne menghasilkan kadar lemak paling sedikit dibandingkan dengan media lainnya, karena konsentrasi nitrogen dan fosfat pada media walne yang digunakan dalani penelitian ini lebih banyak daripada media Guillard, Allen-Miquel, dan Pertanian. Peningkatan NaNO? dan KH>P04 pada media kultur akan meningkatkan kandungan protein dan polyunsaturated fatty acids (PUFAs) Nannochloropsis, tetapi akan menurunkan kandungan karbohidrat, lemak total dan Total Fatty A c ids (Hu dan Gao, 2006).5.4. Optimasi Nitrat dan Fosfat terhadap Konsentrasi Biomassa Nannochloropsis

sp.Optimasi dilakukan untuk menentukan titik optimum nitrat dan fosfat dalam

menghasilkan konsentrasi biomassa mikroalga Nannochloropsis sp. tertinggi. Konsentrasi biomassa mikroalga Nannochloropsis sp dengan perlakuan nitrat dan fosfat disajikan pada Tabel 8.Tabel 8. Konsentrasi biomassa mikroalga Nannochloropsis sp dengan perlakuan nitrat

dan l'osfatUnit Nitrat (g/l) Fosfat (g/l) Konsentrasi

biomassa (g/l)1 50 5 0.4192 150 5 0.6893 50 25 0.2264 150 25 0,5955 29.3 15 0.1866 170.7 15 0,7237 100 0.86 0,4778 100 29,14 0.5889 100 15 0.56610 100 15 0.54011 100 15 0,56912 100 15 0.587

59

Berdasarkan hasil analisis diperoleh model persamaan regresi sebagai berikut: Z =- 0.377 + 0,074X -0.0002 X2 - 0,008Y -0.002 Y2 + 0.0005 XY + 0, dengan koefisien determinasi (r3) = 0,91 yang artinva bahwa konsentrasi nitrat dan fosfat pada media guillard memiliki pengaruh sebesar 91 % terhadap konsentrasi biomassa mikroalga Narmochloropsis sp. Sisanya sebanyak 9 % dipengaruhi oleh faktor Iainnya antara lain intensitas cahaya dan suhu.

Hasil analisis juga menunjukkan bahwa perlakuan nitrat dan fosfat pada media guillard terhadap konsentrasi biojnassa Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada konsentrasi nitrat 181,55 g/l dan konsentrasi fosfat 21,24 g/l dengan konsentrasi biomassa sebesar 0,7 g/l. Pertumbuhan mikroalga dipengaruhi oleh berbagai faktor Salah satu faktor tersebut adalah salinitas. Salinitas mempengaruhi metabolisme di dalam sek Salinitas berpengaruh terhadap tekanan osmosis dan mekanisme osmoregulasi yang secara langsung dapat mempengaruhi respirasi sel metabolisme dan pembiakan sel vegetatif yang tentunya akan mempengaruhi kepadatan sel mikroalga (Vasques-Duhalt e/ af., 1991). Tingginya salinitas dapat menyebabkan keluarnya an dari dalam sel sehingga menghambat reaksi fotosintesis, yang merupakan metabolisme penting bagi mikroalga. Terhambatnya fotosintesis menyebabkan glukosa yang tebentuk juga sedikit padahal glukosa dibutuhkan untuk metabolisme sel termasuk untuk sintesis klorofil dan perkembangbiakan sel. Terhambatnya sintesis klorofil dan perkembangbiakan sel menyebabkan konsentrasi sel menurun.

Faktor lain yang juga mempengaruhi pertumbuhan mikroalga adalah derajat keasamaan (pH). Derajat keasamaan (pH) akan mempengaruhi tingkat fotosintesis mikroalga (Supramaniam et a!„ 2012), dan kerja enzim dalam proses metabolisme sel (Isnadina et a lr 2013). Pada pH tinggi kerja enzim akan tidak optimal sehingga reaksi metabolisme sl tidak berlangsung dengan baik, yang mengakibatkan pertumbuhannyaterganggu, sehingga konsentrasi sel akan menurun.

60

Cambar respon permukaan dan counter plot dari konsentrasi biomassa Notmochloropsis sp. disajikan pada Gambar 3 dan 4. Perubahan vvarna pada grafik dan counter plot menunjukkan adanya perbedaan kadar lemak dengan perlakuan kombinasi nitrat dan fosfat yang berbeda. Warna merah tua pada grafik dan counter plot menunjukkan kadar lemak lebih tinggi dari 0.7 g/l, sedangkan warna hijau tua menunjukkan kadar lemak kurang dari -0.05 g/l.

• OM 'JurtK* '/» M» ikww 0» ) JtMnR t «Kfri IPRum WS RMMP OCMUta OV B«mnu igl '

Gambar 3. Grafik respon permukaan konsentrasi biomassa Natmochloropsis sp. perlakuan optimasi konsentrasi nitrat dan fosfat

=7 FMSdwVMfe a— ultl)J b o o « v 1 » t o t * . I ? R u r « . M S I V — V u * - 0 0 4 6 J M

O V B o n n u ( 0 1 )

Gambar 4. Counter plot konsentrasi biomassa Natmochloropsis sp. Pada perlakuan optimasi konsentrasi nitrat dan fosfat

61

Validasi model adalah proses untuk menentukan kemampuan model konseptual untuk merefleksikan sistem nyata dengan tepat. Validasi model merupakan hal yang penting untuk dilakukan, karena sebuah model dapat diterima apabila model tersebut telah berhasil melewati uji validasi terlebih dahulu. Pada penelitian ini, validasi model dilakuknn dengan membandingkan konsentrasi biomasa sel Nannochioropsis sp secara aktual dengan konsentrasi biomasa sel Nannochioropsis sp yang diperoleh dari persamaan model optimum yang diperoleh dari output program statistica 10.Perbandingan konsentrasi biomassa Nannochioropsis sp dapat dilihat pada Tabel 9. Tabel 9. Perbandingan konsentrasi biomassa Nannochioropsis sp. aktual dengan modelNo. Konsentrasi nitrat Konsentrasi

fosfatRespon Konsentrasi Biomassa

(g/l>Aktual Model

1 29.30 15 0.19 0,272 50,00 5 0,42 0,363 50,00 25 0,27 0,29

Berdasarkan lia sil validasi data menggunakan uji T, maka diperoleh mlai pOsebesar (X77 dimana ni Jai ini lebih besar dari 0.05 (p >0.05). Hal ini menunjukkan bahwa

tidak ada perbedaan nyata antara konsentrasi biomasa sel Namochloropsis sp secara aktual dengan konsentrasi biomasa sel Nannochioropsis sp yang diperoleh dan persamaan model optimumnya, sehingga model yang digunakan untuk mengestimasi konsentrasi biomassa Nannochioropsis sp. dapat diterpkan pada kondisi nyata.

5.5* Kadnr l^mak Mikroalga Nannochioropsis sp. Dengan Perlakuan Konsentrasi Nitra^jan Fosfat

Ilasil analisis keragaman menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi nitrat dan fosfat berpengaruh sangat nyata (P<0,01) terhadap kadar lema k mikroalga Namochloropsia s >. Kadai lemak nannochioropsis sp. dengan perlakuan konsentrasi nitrat dan fosfat dapat dilihat pada Tabel 10.

62

Tabel 10, Kadar lemak nannochloropsis sp. dengan perlakuan konsentrasi nitrat danfosfat

Kode Perlakuan Konsentrasi Nitrat (g/l)

Konsentrasi Fosfat (g/l)

Kadar Lemak("obk)

K1 30 L5 25,70aK2 50 5 16,38bK3 50 25 15,24cK4 100 L5 11,95eK5 100 30 11.85eK6 150 5 1 l,07cd

B K7 150 25 9,82dKeterangan : huruf yang sama dibelakang nila i rata-rata menunjukkan perbedaan yang

tidak nyata (P>0,05).

Tabel 10 menunjukkan bahwa kadar lemak tertinggi sebesar 25,70 %bk dihasilkan dai i perlakuan konsentrasi nitrat 30 g/l dan fosfat 15 g/l. Kadar lemak terendah sebesar 9h82 %bk dihasilkan dari perlakuan konsentrasi nitrat 150 g/l dan fosfat 25 g/L Semakin rendah konsentrasi nitrat dan fosfat maka kadar lemak meningkat. Hal ini disebabkan karena nitrat dan fosfat erat kaitannya dengan proses metabolisme sel, Konsentrasi N dan P yang tinggi akan menyebabkan tingginya konsentrasi biomassa dan rendahnya kadar lemak mikroalga. GrifTiths dan Harrison (2009) menyatakan bahwa saat konsentrasi N tercukupi maka mikroalga akan memiliki kandungan lemak total sebesar 27 - 31% . Jika dalam kondisi terbatas N jnaka lemak total dapat mencapai 35 - 46%.

5.6, Optimasi Salinitas dan pil terhadap Konsentrasi Kiomassa Nannoehloropsis sp, Optimasi dilakukan untuk menentukan titik optimum salinitas dan pH dalam

menghasilkan konsentrasi biomassa mikroalga Nmmochloropsis sp. tertinggi. Konsentrasi biomassa mikroalga Narmockloropsis sp dengan perlakuan salinitas dan pH disajikan pada Tabel 11.

63

Tabel 11 Konsentrasi biomassa mikroalga Nannochloropsis sp dengan perlakuansalinitas dan pH

Unit Salinitas pH Konsentrasi biomassa (g/l)

1 25 7 0.172 35 7 0,193 25 9 0,174 35 9 0.195 22.9 8 0.166 37,1 8 0,187 30 6,6 0,178 30 9,4 0.189 30 8 0.1910 30 8 0,1911 30 8 0.1912 30 8 0.19

Berdasarkan hasil analisis diperoleh model persamaan regresi sebagai berikut: Z =- 38,474 + 0,187X -0,003 X2 + 0,034Y -0,033 Y2 - 0,003 XY + 0, dengan koefisien determinasi (r2) = 0.85 yang artinya bahwa salinitas dan pH awai media kultur memiliki pengaruh sebesar 85 % terhadap konsentrasi biomassa mikroalga Narmochloropsis sp. Sisanya sebanyak 15 % dipengaruhi oleh faktor lainnya antara lain intensitas cahaya dan suhu.

Hasil analisis juga menunjukkan bahwa perlakuan salinitas dan pH awai mediakultur terhadap konsentrasi biomassa Narmochloropsis sp. berada pada kondisi optimumpada salinitas 32,62 dan pH 8,44 dengan konsentrasi biomassa sebesar 0,19 g/l.Pertumbuhan mikroalga dipengaruhi aoleh berbagai taktor. Salah satu faktor tersebutadalah salinitas. Salinitas mempengaruhi metabolisme di dalam sel Salinitasberpengaruh terhadap tekanan osmosis dan mekanisme osmoregulasi yang secaralangsung dapat mempengaruhi respirasi sel, metabolisme dan pembiakan sel vegetatifyang tentunya akan mempengaruhi kepadatan sel mikroalga (Vasques-Duhalt el a/.,1991). Tingginya salinitas dapat menyebabkan keluarnya air dari dalam sel sehinggamenghambat reaksi fotosíntesis , yang merupakan metabolisme penting bagi mikroalga.Terhambatnya fotosíntesis menyebabkan glukosa yang tebentuk juga sedikit, padahal

54

glukosa dibutuhkan untuk metabolisme sel termasuk untuk sintesis klorofil dan perkembangbiakan sel. Terhambatnya sintesis klorofil dan perkembangbiakan sel menyebabkan konsentrasi sel menurun.

Faktor lain yang juga mempengaruhi pertumbuhan mikroalga adalah derajat keasamaan (pH). Derajat keasamaan (pH) akan mempengaruhi tingkat fotosintesis mikroalga (Supramaniam et cil., 2012), dan kerja enzim dalam proses metabolisme sel (Isnadina et al., 2013). Pada pH tinggi kerja enzim akan tidak optimal sehingga reaksi metabolisme sl tidak berlangsung dengan baik, yang mengakibatkan pertumbuhannya terganggu, sehingga konsentrasi sel akan menurun.

Gambar respon permukaan dan counter plot dari kadar lemak Nannochloropsis sp. disajikan pada Gambar 5 dan 6. Perubahan warna pada grafik dan counter plot menunjukkan adanya perbedaan kadar lemak dengan perlakuan kombinasi salinitas dan pH yang berbeda. Warna merah tua pada grafik dan counter plot menunjukkan kadar lemak lebih tinggi dari 0.18 g/l. sedangkan warna hijau tua menunjukkan kadar lemak kurang dari 0,14 g/l.

HM Strtaoe Vbrflfeft» IUmm%s4 ( j7 ix * w i BIo d a . 12 H« l*C R t « ^ OOOOC3

IV iwma’.u g f t )

Gambar 5. Grafik respon permukaan konsentrasi biomassa Nannochloropsis sp. perlakuan optimasi salinitas dan pH

55

1 Find Surtj». Uirut*- fcfcytVf^o :bA >2 1 EMocH-h 17 Jb m . US R r ^ u 00W23

1000 *0 D

1 s nT97.09 5

B 9TI

H n »t m < a 1n o

i 2* HS jJrjo i V> 1 * Q 1M

i - t t * ; m ^ i s i & * EHÉmsflüsw iO flv

Gam bar 6. Counter plot konsentrasi biomassa NcomochJoropsis sp. Pada perlakuan salinitas dan pH awal media kultur

Validasi model adalah proses untuk menentukan kemampuan model konseptual untuk merefleksikan sistem nyala dengan tepat. Validasi model merupakan lial yang pcnting untuk dilakukan, karena sebuah model dapat diterima apabila model tersebut telah berhasil melewati uji validasi terlebih dahulu. Pada penelitian ini, validasi model dilakukan dengan membandingkan kon sent ras i biomasa sel Nannochlompsis sp secara aktual dengan konsentrasi biomasa sel Namochloropsis sp yang diperoleli dari persamaan model optimum yang diperoleh dari output program statistica 10.Perbandingan konsentrasi biomassa Nannochloropsis sp dapat dilihat pada Tabel 12Tabel 12. Perbandingan konsentrasi biomassa Namochloropsis s p. aktual dengan modelNo. Salinitas awai pH awai Respon Konsentrasi Biomassa

(g/l)Aktual Model

1 23 8 0,16 0.152 25 7 0.17 0.163 35 9 0.17 0,17

Berdasarkan ha sil validasi data menggunakan uji T, maka diperoleh nilai pOsebesar 0,31 dimana ni Jai ini lebih besar dari 0.05 (p 0.05), Hal ini menunjukkan bahwa

tidak ada perbedaan nyata antara konsentrasi biomasa sel Namochloropsis sp secara66

aktual dengan konsentrasi biomasa sel Nannochloropsis sp yang diperoleh dari persamaan model optimumnya, sehingga model yang digunakan untuk mengestimasi konsentrasi biomassa Nannochloropsis sp. dapat diterpkan pada kondisi nyata.

5.7. Optimasi Salinitas dan pil terhadap Kadar l.cmak Nannochloropsis sp.Optimasi dilakukan untuk menentukan titik optimum salinitas dan pH dalam

menghasilkan kadar lipid mikroalga Nannochloropsis sp. tertinggi. Kadar Lemak mikroalga Nannochloropsis sp dengan perlakuan salinitas dan pH disajikan pada Tabel

Tabel 13. Kadar lemak mikroalga Nannochloropsis sp dengan perlakuan optimasisalinitas dan pH

Unit Salinitas pH Kadar lemak (%bk)1 25 7 15,372 35 7 15.823 25 9 15,874 35 9 13,565 22.9 8 15.316 37,1 8 12.877 30 6,6 15,238 30 9A 39,519 30 8 26.5710 30 8 35.5811 30 8 33,2612 30 8 33.51

Berdasarkan hasil analisis diperoleh model persamaan regresi sebagai berikut : Z = - 655.16 + 26,54X -0.43 X: + 68.76Y + 3.78 Y2 - 0,14 XY +0, dengan koefisien determinasi (r2) = 0,76 yang artinya bahwa salinitas dan pH awai media kultur memiliki pengaruh sebesar 76 % terhadap kadar lemak mikroalga Nannochloropsis sp Sisanya sebanyak 24% dipengaruhi oleh faktor lainnya antara lain intensitas cahaya dan suhu.

Hasil analisis juga menunjukkan bahwa perlakuan salinitas dan pH awai media kultur terhadap kadar lemak Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada

67

0salinitas 29,76 dan pH 8,5 dengan konsentrasi lemak 33,38 %bk. Derajat keasaman atau pH digambarkan sebagai keberadaan ion hidrogen. Perbedaan pH di dalam media kultur

Oakan dapat mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan kultur mikroalga antara la i n mengubah keseimbangan karbon anorganik, mengubah ketersediaan nutrien dan mempengaruhi fisiologi sel. Kisaran pH untuk kultur alga biasanya antara 7-9, kisaran optimum untuk alga laut berkisar antara 7.8-8.5. Secara umum kisaran pH yang optimum untuk kultur mikroalga adalali antara 7 -9 (Slamet, 2008).

Kisaran salinitas yang berubah-ubah dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroalga. Beberapa mikroalga dapat tumbuh dalam kisaran salinitas yang tinggi tetapi ada juga yang dapat tumbuh dalam kisaran salinitas yang rendah. Namun hampir semua jenis mikroalga dapat tumbuh optimal pada salinitas sedikit dibawah habitat asai. Pengaturan salinitas pada media yang diperkaya dapat dilakukan dengan pengenceran dengan menggunakan air tawar, Kisaran salinitas yang paling optimum untuk pertumbuhan mikroalga adalah 25-35%o (Sylvester et ai., 2002).

Gambar respon permukaan dan counter plot dari kadar lemak Namioch/oropsis sp. disajikan padn Gajnbar 7 dan 8. Perubahan warna pada grallk dan counter plot menunjukkan adanya perbedaan kadar lemak dengan perlakuan kombinasi salinitas dan pil vang berbeda. Warnn merah tua pada grafik dan counter plot menunjukkan kadar lemak iebih tinggi dari 30 %bk, sedangkan warna hijau tua menunjukkan kadar lemak kurang dari -18 %bk.

Gambar 7. Grafik respon permukaan kadar lemak Nannochloropsis sp.dengan perlakuansalinitas dan pH awai media

Gambar 6. Counter plot kadar lemak Nannochloropsis sp. pada perlakuan salinitas dan pHawai media

Pada penelitian ini. validasi model dilakukan dengan membandingkan kadar lemak Nannochloropsis sp secara aktual dengan kadar lemak Nannochloropsis sp yang diperoleh dari persamaan model optimum yang diperoleh dari output program statistica 10 Perbandingan kadar lemak Nannochloropsis sp. dapat dilihat pada Tabel 14.

Tabel 14. Perbandingan kadar lemak.Nannochloropsis sp. aktual dengan model69

No. Salinitas awai pH awai Respon Kadar Lemak (g/l) Aktual Model

1 23 8 11,42 1 L472 25 7 14.38 12.173 35 9 18.21 17.17

Berdasarkan hasil validasi data menggunakan uji T, maka diperoleh nila i p 0sebesar 0,24 dimana nilai ini lebih besar dari 0.05 (p>0,05). Hal ini menunjukkan bahwa

tidak ada perbedaan nyata antara kadar lemak Natmochloropsis sp secara aktual dengan kadar lemak Narmochlompsis sp yang diperoleh dari persamaan modcl optimumnya, sehingga model yang digunakan untuk mengestimasi kadar lemak Nannochloropsis sp. dapat diterapkan pada kondisi nyata.

5.8, PROFIL ASAM LEM AK Nannochloropsis sp.

Berdasarkan analisis yang dilakukan, profil asam lemak Namochohrpsis sp. diperoleh hasil sebagai berikut : asam lemak jenuh terdiri atas asam kaprilat (C 8 : 0) sejumlah 6,61 mg asam lemak/lOOg , asam kaprat (C 10 : 0) sejumlah 7.29 mg asam lemak/lOOg , asam laurat (C 12 : 0) sejumlah 23.25 mg asam lemak/lOOg. asam miristat (C 14 : 0) sejumlah 13.54 mg asam lemak,'1100g, asam palmitat (C 16 ; 0) sejumlah 542,44 mg asam Jemak/lOOg. asam stearat (C 1S : 0) sejumlah 14.52 ing asam lemak/lOOg. Asam lemak tidak jenuh terdiri atas asam palmitoleinat (C 16 : 1) sejumlah 18,27 mg asam lemak/lOOg, asam oleat (C 18 : 1) sejumlah 101.14 mg asam iemaLTOOg, asam linoleat (C 18 : 2) sejumlah 332,34 mg asam lemak/lOOg, asam linolenat (C 1 8 :3 ) sejumlah 60.48 mg asam lemak/lOOg.

BAB VL RENCANA TAHAPAN BERIKUTNYA

Tahapan penelitian yang akan dilaksanakan sebagai kelanjutan dari tahap pertama (I) adalah produksi protein. Tahapan yang akan dilakukan disajikan pada Tabel 15Tabel 15. Rencana Penelitian Tahun ke-2

TAHUN KE-2 (PRODUKSI PROTEINTahun

2Produksi Protein Indikator capaian

a. Pesiapan alat dan bahanb. Peremajaan kultur mumic. Optimasi faktor nutrisi media dalam

produksi protein yang dipergunakan untuk penelitian selanjutnya.

d. Optimasi faktor lingkungan (pil dan Salinitas) dalam produksi protein yang dipergunakan untuk penelitian selanjutnya.

e. Scale up pertumbuhan mikroalga sesuai dengan jenis media waktu panen. faktor nutrisi dan faktor lingkungan yang optimal dalam memproduksi protein.

f. Penentuan profil asam-asam amino penyusun protein mikroalga

g. Publikasi (Deseminasi seminar hasil penelitian pada Seminar nasional SENASTEK Semnas APTA dan publikasi ailikel pada Jurnal Nasional terakreditasi)

a. Diperoleh kondisi optimum konsentrasi nitrat dan posfat dalam memproduksi protein yang tinggi

b. Diperoleh kondisi optimum kondisi pH dan Salinitas dalam memproduksi protein yang tinggi

c. Diperoleh profil asam-asam amino penyusun protein.

d. Diperoleh protein sel tungggal potensial utk dikembangkan sebagai suplemen makanan.

e. Artikel ilelah terpublikasi dalam proseding dan jurnal nasional terakreditasi bertopik “optimasi produksi lipid dari mikroalga Ncnmochloropsis sp’\

RABVIL KESIMPULAN

Berdasarkan uraian di atas dapat disimpulkan bahwa :

1 Waktu panen Nannochloropsis sp. berbeda-beda pada berbagai media. Waktu panen Natmochloropsis sp. yangd ikultivasi pada media walne. media pertanian, dan media guillard berturut-turut adalah hari ke 10, S, dan 11 inkubasi. Pada media Allen Miquel dan media Blue Green 11, waktu panen Nannochloropsis .sp, adalah hari ke 12 inkubasi

2. Konsentrasi biomassa tertinggi (0,21 g/l) diperoleh dari mikroalga Nannochloropsis sp. yang d ikultivasi pada media Walne, namun tidak beibeda nyata dari media Guillard.

3. Kadar lemak tertinggi dihasilkan oleh Natmochloropsis sp, yang dikultivasi pada media Guillard sebesar 10,00 %bk dan bei beda tidak nvata dengan media blue green U Media guillard selanjutnya dipilih sebagai media untuk kultivasi pada penelitian selanjutnya.

4. Konsentrasi biomassa Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada konsentrasi nitrat 181.55 g/l dan konsentrasi fosfat 21,24 g/l dalam media guillard dengan konsentrasi biomassa sebesai 0,7 g/l.

5. Kadar lemak teitinggi sebesar 25,70 %bk dihasilkan dari perlakuan konsentrasi nitrat 30 g/l dan fosfat 1 5 g/l pada media guillard.

6. Konsentrasi biomassa Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada salinitas 32.62 dan pH 8.44 dengan konsentrasi biomassa sebesar 0,19 g/l,

7. Kadar lemak Nannochloropsis sp. berada pada kondisi optimum pada salinitas 29,76 dan pH 8,5 dengan konsentrasi lemak 33,38 %bk,

72

8. Asam lemak jenuh Nannochloropsis sp. tertinggi adalah asam palmitat (C 16 : 0) sejumlah 542.44 mg asam lemak 100g dan asam lemak. Asam lemak tidak jenuh Nannochloropsis sp. tertinggi adalah asam linoleat (C 18 : 2) sejumlah 332,34 mg asam lemak/lOOg.

DAFTAR PUSTAKA

Àlsull M.h Wan M ., Wan O 2012. Responses o f Te frase ¡mis sp. And Narmochîoropsis sp Isolated from Penang National Park Coastal Waters, Malaysia, to the Combined Influences o f Salinity, Light and Nitrogen Limitation. International Conference on Chemical, Ecology and Environmental Sciences (ICEES'2012) march 17-18, 2012 Bangkoj£p:142-145 gg)

Aniata, I W., Gunain, I.B.W dan Anggreiii, AA.M.D. 2010. Eksplorasi Potensi Mikroalga di Pantai Pulau Bali Untuk Produksi Biodiesel. Laporan Penelitian Hibali Unggulan U davanaC ffn ve rsitas Udayana.

Becker, W.E. 1994. Micro algae : Biotechnology And Microbiology. Cambride University Press. Australia.

|^>olag D M.. Edelstein SJ. 1991. Protein Methods. Wiley-Liss. Inc. USABrown M. R.. Garland C. D., Jeffrey S. W.,. Jameson I. D„ Leroi J. M. 1993. The gross and

amino acid compositions of hatch and semi-continuous cultures o f Isochrysis sp, (clone T.ISO), Pavlova luthe/i and Namochloropsis oculala, J. Applied Phycology 5: 285- 2% .

Cahvaningsih, S. 2009. Standar Nasional Indonesia Pembenian Perikanan (Pakan Alami). Pelatihan MPM-CPIB Pembenihan Udang, 16-20 Juni 2009. Situbondo. Balai

| Budidaya Air Pavau Situbondo. Situbondo.Chisti, Y. 2007. Biodiesel from Microalgae. Biotechnology A d v a g ^ s25 : 294-306Colquhoun D.s Antonio F. J., Tuesday U., Barbara E. 2008. Fish, fish oils, n-3

polyunsaturated fatty acids and cardiovascular health. Nutrition and Metabolism Committee of the Heart Foundation. Australia.IBCosta, J.A.V., Colla, L.M., Duarte Filho, P.F., fCabke, K. Dan Weber. A. 2002. Modelling of Spirulina Platensis Growth in Fresh Water Using Response Surface Methodology,

q WoridJ. Microbiol Biotechrtol. 18, 603-607.Dunstan G A., Volkman J.K., Barrett S.M., Garland C.D. 1993. Cliauges in the lipid

composition and maximisation of the polyunsaturated fatty acid content of three microalgae grown in mass culture. J, Applied Phycology 5; 71-83.

Edhy, W.A., Januar, dan Kurniavvan. 2003. Plankton di Lingkungan PT. Central Pertivvi Bahari. Laboratorium Central Department, Aquaculture Division. PT. Central Pertwi

q Bahari. Tulang Bawang.Faria G. R„ Caroline R.P.S., Paes. Dominique J.F.A., Castro, Natalia A.B., Tinoco, Elisabete

B., Sergio O. L. 2012. Effects of the availability of C02 on growth, nutrient uptake, and chemical composition o f the marine microalgae Chlorella sp. and Namiochloropsis oculala. two potentially useful strains for biofuel production. Journal of Biotechnology 3(5) : 65-75.

rahatn L.E., Graham J E,, Wilcox L.W, 2009. Algae. 2nd ed, Benjamin Cummings (Pearson). San Francisco, P. 720

74

Hu. H., K. Gao. 2003. Optimization o f growlh and fatty acid composition of a unicellular marine picoplankton, Naimocliloropsis sp. with enriched carbon sources. Biotechnology Letters. 25(5):421-425.

Isnanstyo, A., Kurniastuti. 1995. Tekmk Kultiiii Phytoplankton dan Zooplankton. Kansius. Jogjakarta.

Kawaroe M., Tri P.. Ayi R., Dahlia W.S., Dina A. 2012. Laju Pertumbuhan Spesifik dan Kandungan Asam Lemnk pada Mikroalga Spirulina p I atensi s, Isochrysis sp. dan Porphyridium cruentum. J. Ilmu Kelautan 17 (3): 125-131

Pratoomyot, J„ Srivilas, P„ Noiraksar, T, 2005, Fatty Acids Composition o f 10 Microalgal Species. Songklanakarin J. Sci. Techno I. 27(61M 179-1187-0

Rebolloso F . NavarroP. A., GarciaC. F„ RamosM. J. J„ Guil G. J,L, 2001 ,^Jiomass nutrient profiles of the microalga Nannochloropsis. J Agric Food Chetu. 49(6):296G-2972.

Renaud S., Parry D. 1994. Microalgae for use in tropical aquaculture, effect of salinity on growth, gross chemieal-composition and fatty-acid composition of 3 species of marine microalgae. .1 Appl Phycol 6:347-356.

Richmond, A„ and Chcng-Wu, Z. 2001. Optimization Of A Flat Plate Glass Reactor For Mass Production O f Nannochloropsis sp. Outdoors. Journal of Biotechnology. 85 : 259-269.

Sankar. M., Ramasubramanian V. 2012. Biomass production of commercial algae Chlorella vulgaris on different culture media. J. Life Science 1 (L); 56-60.

Slam et. B. 2008. Studi Kualitas Lingkungan Perairan Di Daerah Budidaya Perikanan Laut Di Teluk Kaping Dan Teluk Pegametan Bali. Tesis, Program Pascasarjana Universitas U d £i> a ip, i ) enpasar,

Spolaore. P., Claire J. C.. Elie D., Arsène I. 2006. Commercial Applications o f Microalgae. J. Bioscience and Bioengineering 101(2): 87-96,

B 1Sudarmadji. S.. B. Haryono, dan Suhardi. 1984. Prosedur Anal i sa untuk Balian Makanan dan

Pertanian. Liberty, Yogyakarta.Sudjana. I 9 j |^ Desai n dan Analisis Eksperimen. Tarsito. Bandung.Sulastri. H. 2008. Exploration of Indonesian,s Biodiesel Producing Microalgae as Sustainable

Energy source. Indonesian Centre for biodiversity and Biotechnology, Bogor.Sylvester, B., Nelvy, dan Sudjiharno. 2002. Biologi Fitoplankton, Budidaya Fitoplankton dan^ Zooplankton. Balai Budidaya Laut Lampung. Makara, Teknologi. 9; 3-23,Takagi. Mutsumi., Karseno and Yoshida, Toshiomi. 2006. Effect of Salt Concentration on

Intracellular Accumulation of Lipids and TriacyIglycende in Marine Microalgae Dun^jj^lla Cells. Journal o f Bioscience and Bioengineering, 101(3) : 223-226.

Taw, N. 1990. Petunjuk Pemeliharaan Kultur Mumi dan Massal Mikroalga. Proyek Pengembangan Udang. United nations development Programme, Food and Agriculture Organizations o f the United Nations.

75

PRODUKSI BIOMASSA, LIPID DAN PROTEIN SEL TUNGGAL MIKROALGA Nannochloropsis sp SEBAGAI SUPLEMEN MAKANANORIGINALITY REPORT

1 7 % 16% 5% 8%SIMILARITY INDEX INTERNET SOURCES PUBLICATIONS STUDENT PAPERS

PRIMARY SOURCES

■ ■ my.opera.comH H Internet Source 4%

mm Submitted to Udayana UniversityStudent Paper 1 %

mm Submitted to ¡GroupK f l S tudent Paper 1 %

Bartley, Meridith L., Wiebke J. Boeing, David < * | 0 Daniel, Barry N. Dungan, and Tanner ^Schaub. "Optimization of environmental parameters for Nannochloropsis salina growth and lipid content using the response surface method and invading organisms",Journal of Applied Phycology, 2015.Publication

%

Submitted to University of Petroleum and ^ AXZ C H ^ < i %Energy StudiesStudent Paper

7 edepot.wur.nlInternet Source

%

www.cmar.csiro.au ^ AInternet Source ^ I %

Submitted to International University - ^ AVNUHCMStudent Paper

%

%

www.aims.gov.auInternet Source

www.akvatek.com .trInternet Source

<1%

Andrade, M.R.. "Mixotrophic cultivation of < 1 0 microalga Spirulina platensis using molasses ^as organic substrate", Aquaculture,20070406Publication

<1%

%

www.slideshare.net ^ AInternet Source ^ I %

Yuan-Kun Lee. "Basic Culturing Techniques", < i 0 Handbook of Microalgal Culture, 11/11/2003 ^

Publication

Submitted to Chulalongkorn University ^ AStudent Paper • %

etds.lib.ncku.edu.twInternet Source <1%

%

%

%

%

www.docstoc.comInternet Source <1%

%

%

aisyaquaculture.blogspot.com ^ AInternet Source ' %

www.bims.buu.ac.thInternet Source <1%

alireza-asem.irInternet Source <1%

30 curarnedicine.com.auInternet Source

dosen.narotama.ac.idInternet Source <1%

etd.lsu.eduInternet Source <1%

%

%

%

%

Submitted to Institute of Graduate Studies, UiTMStudent Paper

<1%

%

%

%

Submitted to Universitas Muhammadiyah < A q Surakarta ^Student Paper

%

%

%

%

ukdw.ac.idInternet Source <1%

sdnkacok02.sch.idInternet Source <1%

%

%

%

%

%

%

www.unios.hr

Internet Source <1%

%

%

%

%

Algal Biorefinery An Integrated Approach, ^ A 2015. I%Publication

EXCLUDE QUOTES OFF EXCLUDE MATCHES OFF

EXCLUDE OFFBIBLIOGRAPHY