Pengaruh konsentrasi nitrogen terhadap pertumbuhan dan kandungan lipid mikroalga LBB007 untuk produksi biodiesel

PENGARUH KONSENTRASI NITROGEN TERHADAP
PERTUMBUHAN DAN KANDUNGAN LIPID MIKROALGA
LBB007 UNTUK PRODUKSI BIODIESEL

SETYO REKNOJATI PRATIWI

PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2014 M / 1435 H

PENGARUH KONSENTRASI NITROGEN TERHADAP
PERTUMBUHAN DAN KANDUNGAN LIPID MIKROALGA
LBB007 UNTUK PRODUKSI BIODIESEL

SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh :
SETYO REKNOJATI PRATIWI
1110096000055

PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2014 M / 1435 H

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH
HASIL KARYA SAYA SENDIRI DAN BELUM PERNAH DIAJUKAN
SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI
ATAU LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, Oktober 2014

Setyo Reknojati Pratiwi
1110096000055

ABSTRAK

SETYO REKNOJATI PRATIWI. Pengaruh Konsentrasi Nitrogen Terhadap
Pertumbuhan dan Kandungan Lipid Mikroalga LBB007 Untuk Produksi
Biodiesel. Dibimbing oleh Dr. Dwi Susilaningsih dan Sandra Hermanto, M.Si

Krisis bahan bakar minyak mendorong pencarian bakan bakar alternatif
terbarukan yang bersumber dari bahan nabati. Mikroalga memiliki beberapa
kelebihan jika dibandingkan dengan sumber bahan bakar nabati lainnya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suplai nitrogen terhadap
pertumbuhan dan kandungan lipid mikroalga LBB007, serta mengidentifikasi
kandungan asam lemak yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi lipid
mikroalga LBB007. Analisa pertumbuhan sel mikroalga LBB007 dilakukkan
dengan pengukuran kerapatan sel dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang
gelombang 680 nm, pengamatan morfologi sel, dan pengukuran bobot biomassa.
Kandungan
lipid

mikroalga
LBB007
diekstraksi
dengan
pelarut
kloroform:metanol (1:1). Hasil penelitian menunjukkan bahwa suplai nitrogen
rendah (low supply) dan suplai nitrogen tinggi (high supply) berbeda nyata pada
pertumbuhan isolat mikroalga LBB007, pada peningkatan nilai kerapatan sel (OD
680), ukuran dan komposisi sel, namun tidak berpengaruh pada akumulasi
kandungan lipid (20-30%) mikroalga LBB007 selama masa kultivasi. Komposisi
asam lemak tertinggi lipid mikroalga LBB007 yaitu C18:3 (18,15%), C18:2
(15,45%), C16:3 (10,34%), dan C16:0 (13,13%). Lipid mikroalga LBB007
didominasi oleh asam lemak tak jenuh (±60%), untuk itu lipid mikroalga LBB007
lebih baik diaplikasikan sebagai edible oil daripada sebagai sumber bahan bakar
biodisel.

Kata Kunci : Suplai nitrogen, mikroalga LBB007 pertumbuhan mikroalga,
akumulasi lipid, biodiesel

ABSTRACT

SETYO REKNOJATI PRATIWI. Effect of Nitrogen Concentration on Growth
and Lipid Content LBB007 Microalgae for Biodiesel Production. Under guidance
of Dr. Dwi Susilaningsih and Sandra Hermanto, M.Si

Fuel oil crisis prompted to search for alternative renewable fuels trap derived from
plant materials. Microalgae have several advantages when compared with other
biofuel sources. This study aims to determine the effect of nitrogen supply on the
growth and lipid content of LBB007 microalgae, and identify the fatty acids
produced from LBB007 microalgae lipids transesterification reaction. Analysis
cell growth of LBB007 microalgae with cell density measurements with a UV-Vis
spectrophotometer at a wavelength of 680 nm, the observation of cell
morphology, and biomass weight measurement. LBB007’s lipid content extracted
with chloroform: methanol (1: 1). The results showed that a low nitrogen supply
and high nitrogen supply were significantly different on the growth of isolates
LBB007 microalgae, the increase in value of the cell density (OD 680), the size
and composition of the cell, but has no effect on the accumulation of lipid content
(20-30%) during cultivation of LBB007microalgae. The highest lipid fatty acid
composition of LBB007microalgae namely C18: 3 (18.15%), C18: 2 (15.45%),
C16: 3 (10.34%), and C16: 0 (13.13%). LBB007’s lipid dominated by unsaturated

fatty acids (± 60%), it is necessary for better applied as edible oil than as a fuel
source of biodiesel.

Keywords: nitrogen supply, LBB007 microalgae, growth of microalgae, lipid
accumulation, biodiesel

KATA PENGANTAR

‫ﷲ اﻟﱠﺮْﺣﻤِﻦ اﻟﱠﺮِﺣﻴِﻢ‬
ِ ‫ﺑِْﺴِﻢ ا‬
Assalamua’laikum warohmatullahi wabarakatuh
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karuniaNya, shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kehadirat Nabi
Muhammad SAW karena berkat jasa beliaulah manusia dibawa dari zaman
jahiliyah ke zaman yang terang benderang oleh ilmu pengetahuan. Alhamdulillah
penulis dapat menyelesaikan dengan baik skripsi yang berjudul “Pengaruh
Konsentrasi Nitrogen Terhadap Pertumbuhan dan Kandungan Lipid Pada
Mikroalga LBB007 Untuk Produksi Biodiesel”. Skripsi ini disusun penulis
untuk memenuhi syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Sains.
Penulisan skripsi ini dapat diselesaikan berkat adanya pihak-pihak yang

telah memberikan bimbingan dan dukungannya kepada penulis. Oleh karena itu,
pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang setinggitingginya kepada :
1. Dr. Dwi Susilaningsih selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan
ilmunya dan kemudahan kepada penulis secara administratif selama
penelitian di Laboratorium Bioenergi dan Bioproses-Puslit Bioteknologi,
LIPI Cibinong.
2. Sandra Hermanto, M.Si selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan ilmu pengetahuan dan bimbingan dalam penulisan skripsi ini.
3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas
Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

viii

4. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN
Syarif Hidayatullah Jakarta.
5. Isalmi Aziz, MT dan Yusraini DIS, M.Si, selaku Penguji I dan Penguji II
yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun selama
penelitian dan penyusunan skripsi.
6. Dr. Thamzil LAS dan Hendrawati, M.Si selaku dosen pembimbing
akademik yang telah memberikan bimbingan, arahan, semangat dan

motivasi kepada penulis selama masa perkuliahan.
7. Seluruh Dosen Program Studi Kimia UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
telah memberikan pengetahuan selama mengikuti perkuliahan, semoga
ilmu yang telah Bapak dan Ibu berikan bermanfaat dan mendapatkan
berkah dari ALLAH SWT.
8. Pimpinan dan Staf Puslit Bioteknologi LIPI Cibinong yang telah
memberikan bimbingan serta ramah tamah selama penulis melaksanakan
penelitian.
9. Ayahanda Samina, Ibunda Sumirah, Adikku Dio Bagus Prasetyo dan Reza
Putra Nurhudaya yang selalu mendoakan, memberikan kasih sayang,
nasihat yang manfaat dan memantapkan hati penulis serta dukungan moril
lainnya maupun materil.
10. Swastika Praharyawan, M.Si selaku dosen pembimbing lapangan yang
telah memberikan pengetahuan, bimbingan, dan arahan selama penelitian
dan penyusunan skripsi.
11. Ka Adel, Mbak Hani, Mbak Hilda, Mbak Dian, Mbak Puspita, Mbak Indri,
Mbak Pipit, Mbak Gading, Mbak Kiya, Mas Anam, Mas Indra, Mas Fana,

ix

Irfan dan Riski yang sudah bekerja sama dan saling memberi semangat
selama penelitian di Laboratorium Bioenergi dan Bioproses-Puslit
Bioteknologi, LIPI Cibinong.
12. Teman-teman

Mahasiswa

Program

Studi

Kimia

Angkatan

2010

(POLIDEKA), sahabat-sahabat PASTWO serta teman-teman KKN Excel
Brain 68 yang telah memberikan doa, semangat dan motivasi kepada
penulis.

13. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari dalam penyusunan skripsi ini tidak lepas dari
kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis
harapkan. Semoga skripsi ini dapat memiliki nilai manfaat bagi pembacanya.
Wassalamua’laikum warohmatullahi wabarakatuh

Jakarta, Oktober 2014

Penulis

x

DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2.

Perumusan Masalah ............................................................................... 4

1.3.

Hipotesis ................................................................................................ 4

1.4.

Tujuan Penelitian .................................................................................... 4

1.5.

Manfaat Penelitian .................................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1.

Mikroalga ............................................................................................... 6

2.2.

Fase Pertumbuhan Mikroalga ................................................................. 7

2.3.

Minyak Mikroalga ................................................................................. 8

2.4.

Ekstraksi ................................................................................................. 10

2.5.

Biodiesel ................................................................................................ 14

2.6.

Gas Chromatography Mass Spectrophotometry (GCMS) ..................... 16

BAB III METODE PENELITIAN
3.1.

Waktu dan Tempat ................................................................................. 21

3.2.

Alat dan Bahan ....................................................................................... 21
xi

3.2.1. Alat ......................................................................................................... 21
3.2.2. Bahan ..................................................................................................... 21
3.3.

Prosedur Kerja ....................................................................................... 22

3.3.1. Persiapan Kultur Mikroalga LBB007 ..................................................... 22
3.3.2. Kultivasi Mikroalga LBB007 ................................................................ 22
3.3.3. Kerapatan Sel Mikroalga LBB007.......................................................... 22
3.3.4. Morfologi Sel Mikroalga LBB007.......................................................... 23
3.3.5. Penentuan Bobot Biomassa..................................................................... 23
3.3.6. Analisis Kandungan Lipid ...................................................................... 23
3.3.7. Ekstraksi dan Purifikasi Lipid ................................................................. 24
3.3.8. Transesterifikasi Asam Lemak .............................................................. 25
3.3.9. Karakterisasi Fatty Acid Methyl Ester (FAME) .................................... 25
3.4.

Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.

Isolat Mikroalga LBB007 ...................................................................... 27

4.2.

Pertumbuhan Isolat Mikroalga LBB007 ................................................. 27

4.3.

Kandungan Lipid Mikroalga LBB007 .................................................... 37

4.4.

Produktivitas Mikroalga LBB007 ........................................................... 41

4.5.

Karakterisasi Fatty Acid Methyl Esters (FAME) ................................... 44

BAB V SIMPULAN DAN SARAN
5.1.

Simpulan ................................................................................................ 50

5.2.

Saran ...................................................................................................... 50

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 52
x ii

LAMPIRAN ......................................................................................................... 55

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Kurva pertumbuhan mikroba ............................................................ 8
Gambar 2. Reaksi esterifikasi ............................................................................. 14
Gambar 3. Reaksi transesterifikasi ...................................................................... 15
Gambar 4. Skema instrumentasi GCMS ............................................................. 17
Gambar 5. Perubahan warna kultur mikroalga LBB007 .................................... 28
Gambar 6. Kurva pertumbuhan mikroalga LBB007 ........................................... 30
Gambar 7. Skema regulasi asimilasi nitrogen menjadi biomassa ....................... 32
Gambar 8. Morfologi sel mikroalga LBB007 ..................................................... 33
Gambar 9. Biosintesis klorofil ............................................................................ 35
Gambar 10. Proses dan reaksi fotosintesis ............................................................ 36
Gambar 11. Rerata persentase kandungan lipid mikroalga LBB007 .................... 37
Gambar 12. Interkorelasi metabolisme mikroalga ................................................ 39
Gambar 13. Rerata produktivitas lipid mikroalga LBB007 .................................. 42
Gambar 14. Perubahan warna kultur selama masa produksi ................................ 43
Gambar 15. Hasil karakterisasi FAME dengan GCMS ........................................ 44
Gambar 16. Struktur molekul asam lemak mikroalga LBB007 ............................ 45
Gambar 17. Mekanisme auto-oksidasi asam linolenat ......................................... 47
Gambar 18. Peningkatan intensitas warna kultur selama masa kultivasi ............. 61
Gambar 19. Pemberian aerasi & cahaya lampu pada kultur ................................ 61
Gambar 20. Ekstraksi lipid dengan pelarut kloroform:metanol (1:1) .................. 62
Gambar 21. Produksi dan pemanenan kultur skala 5 liter ................................... 62
x iv

Gambar 22. Hasil transesterifikasi ....................................................................... 62
Gambar 23. Laju Pertumbuhan Spesifik (AF-6 0,434 mM) ................................ 69
Gambar 24. Laju Pertumbuhan Spesifik (AF-6 2,17 mM) ................................... 69

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Kandungan asam lemak mikroalga ........................................................ 9
Tabel 2. Persentase dan sifat fisik kimia minyak alga ......................................... 10
Tabel 3. Perbandingan metode ekstraksi .............................................................. 12
Tabel 4. Parameter instrumen GCMS .................................................................. 25
Tabel 5. Laju pertumbuhan spesifik mikroalga LBB007 ..................................... 41
Tabel 6. Senyawa FAME yang terbentuk hasil transesterifikasi ......................... 44
Tabel 7. Media AF6 standar (dalam 100 ml aquades) ........................................ 59
Tabel 8. Komposisi Media AF6 Termodifikasi (dalam 100 ml aquades) ........... 59
Tabel 9. Komposisi PIV Metal (dalam 50 ml aquades) ...................................... 60
Tabel 10. Kerapatan Sel (OD) Kultur Pada Media AF-6 N 0,434 mM ............... 63
Tabel 11. Kerapatan Sel (OD) Kultur Pada Media AF-6 N 2,17 mM ................. 64
Tabel 12. Biomassa Kultur Pada Media AF-6 N 0,434 mM ................................ 65
Tabel 13. Biomassa Kultur Pada Media AF-6 N 2,17 mM .................................. 66
Tabel 14. Lipid Kultur Pada Media AF-6 N 0,434 mM ...................................... 67
Tabel 15. Lipid Kultur Pada Media AF-6 N 2,17 mM ........................................ 68
Tabel 16. Biomassa Kultur Pada Media AF-6 N 0,434 mM ................................ 69
Tabel 17. Biomassa Kultur Pada Media AF-6 N 2,17 mM .................................. 69
Tabel 18. Produktivitas Lipid Mikroalga LBB007 .............................................. 70
Tabel 19. Uji Statistik Pada Pertumbuhan (Kerapatan Sel) ................................. 71
Tabel 20. Uji Statistik Pada Persentase Lipid ....................................................... 72

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Komposisi Media Tumbuh Mikroalga LBB007.............................. 59
Lampiran 2. Dokumentasi Penelitian .................................................................. 61
Lampiran 3. Data Pengamatan Kurva Pertumbuhan ............................................ 63
Lampiran 4. Data Pengamatan Bobot Biomassa ................................................. 65
Lampiran 5. Data Pengamatan Bobot Lipid ........................................................ 67
Lampiran 6. Perhitungan Laju Pertumbuhan Spesifik (µ) .................................. 69
Lampiran 7. Perhitungan Produktivitas Lipid ..................................................... 70
Lampiran 8. Uji Statistik UNIANOVA .............................................................. 71
Lampiran 9. Kromatogram GC Karakterisasi FAME .......................................... 73
Lampiran 10. Kromatogram MS Karakterisasi FAME ......................................... 74
Lampiran 11. Library GCMS................................................................................ 79

xvii

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang kaya dengan sumber daya energi baik
energi yang bersifat unrenewable resources maupun yang bersifat renewable
resources. Sejauh ini kebutuhan energi masih didominasi oleh pemanfaatan energi
fosil yang bersifat unrenewable resources. Kondisi ini menyebabkan ketersediaan
energi fosil, khususnya minyak mentah semakin hari semakin menurun. Cadangan
dan produksi bahan bakar minyak bumi (fosil) di Indonesia mengalami penurunan
10% setiap tahunnya (Bambang, 2006) sedangkan tingkat konsumsi minyak ratarata naik 6% per tahun (Suroso, 2005). Hal ini menimbulkan ketidakseimbangan
antara produksi dengan konsumsi bahan bakar minyak.
Krisis bahan bakar minyak mendorong pencarian bakan bakar alternatif
terbarukan. Salah satu bahan bakar alternatif yang dapat dikembangkan adalah
biodiesel. Biodiesel dapat dijadikan sebagai bahan bakar pengganti solar, sebab
komposisi fisika-kimia antara biodiesel dan solar tidak jauh berbeda (Kuncahyo et
al., 2013). Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari sumber
daya alam yang dapat diperbarui, meliputi minyak tumbuhan dan hewan.
Beberapa negara telah banyak mengembangkan potensi berbagai macam
tumbuhan sebagai sumber bahan bakar nabati. Menurut Chisti (2007) rendemen
minyak yang terkandung dalam berbagai sumber nabati bervariasi, yaitu jagung
172 l/Ha, kedelai 1.190 l/Ha, sawit 5.950 l/Ha, jarak 1.892 l/Ha, mikroalga
136.900 l/Ha (asumsi 30% minyak dalam biomasa berat kering), mikroalga

1

587.000 l/Ha (asumsi 70% minyak dalam biomasa berat kering). Data tersebut
memperlihatkan bahwa mikroalga memiliki potensi sebagai sumber bahan bakar
alternatif, produktivitas lipid mikroalga lebih baik daripada produksi lipid dari
tanaman lain (Converti et al., 2009). Selain itu bila dibandingkan dengan tanaman
dan material lain, mikroalga mempunyai kelebihan diantaranya yaitu efisiensi
fotosintesis yang tinggi, biomassa yang lebih banyak, pertumbuhan lebih cepat,
tidak berkompetisi dengan produksi pangan, biaya produksi yang relatif lebih
murah dan tidak membutuhkan lahan yang luas.
Besarnya kandungan lipid mikroalga juga bergantung pada jenis atau
spesies mikroalga itu sendiri. Kandungan lipid beberapa mikroalga berikut ;
Chlorella memiliki kandungan lipid 28-32%, Dunaliella primolecta 23%,
Isochrysis galbana 25-33%, dan Nannochloropsis oculata 31-68% (Chisti, 2007).
Isolat mikroalga LBB007 diduga memiliki kandungan lipid yang tinggi karena
secara fisik selnya sulit dipisahkan atau tersuspensi pada medianya. Mikroalga
dengan kandungan lipid yang tinggi umumnya uniseluler, memiliki kerapatan sel
yang rendah dan ditemukan dalam suspensi yang membuat pemisahan sulit
(Rawat et al., 2011). Isolat mikroalga LBB007 yang diambil dari perairan di
sekitar Gunung Pancar-Bogor belum dikarakterisasi jenis atau spesiesnya.
Untuk memperoleh kandungan lipid yang tinggi optimasi pembiakan
mikroalga diperlukan, langkah optimasi dengan memvariasikan sumber nutrisi
dan faktor lain yang dapat mempengaruhi metabolisme mikroalga. Sejumlah
faktor yang telah terbukti mempengaruhi kandungan lipid pada mikroalga
diantaranya kekurangan nitrogen (Yeesang & Cheirsilp, 2011 ; Gouveia &
Oliveira, 2009), keterbatasan fosfat (Gouveia & Oliveira, 2009), stress garam (Hu

2

& Gao, 2005), fluktuasi suhu (Guschina & Harwood, 2009). Beberapa penelitian
sebelumnya juga melaporkan bahwa mikroalga mengalami perubahan komposisi
biokimia ketika kondisi kultur bervariasi. Perubahan-perubahan biokimia terbesar
dihubungkan dengan rendahnya kandungan nitrogen di dalam media biakan yang
menyebabkan penurunan protein mikroalga dan peningkatan kandungan lipid dan
karbohidrat yang cukup besar (Converti et al., 2009; Li et al., 2008).
Dalam penelitian ini akan dibuat 2 variasi konsentrasi nitrogen pada media
kultivasi mikroalga LBB007, yaitu pada kondisi suplai nitrogen rendah (low
supply) dan suplai nitrogen tinggi (high supply). Beberapa studi telah
menunjukkan bahwa lipid cenderung terakumulasi dalam kondisi kekurangan
nitrogen (Pruvost et al., 2011; Gouveia & Oliveira, 2009). Secara umum, ada
hubungan terbalik antara kandungan lipid dan konsentrasi nitrat (Gouveia &
Oliveira, 2009 : Nigam et al., 2011). Peningkatan kandungan lipid pada kondisi
kekurangan nitrogen bervariasi untuk setiap jenis atau spesies mikroalga (Adams
et al., 2013). Selama proses kultivasi dilakukan beberapa analisis diantaranya
kerapatan sel (optical density), bobot biomassa dan kandungan lipid, untuk
mengetahui produktivitas mikroalga dalam mengakumulasi lipid selama 30 hari.
Selanjutnya akan dilakukan analisis komposisi asam lemak yang terkandung
dalam lipid mikroalga untuk mengetahui potensi mikroalga LBB007 sebagai
sumber bahan baku biodiesel.
Berdasarkan latar belakang tersebut maka akan dilakukan penelitian tentang
pengaruh konsentrasi nitrogen terhadap pertumbuhan dan kandungan lipid pada
mikroalga LBB007 untuk produksi biodiesel.

3

1.2. Perumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh suplai nitrogen rendah (low supply) dan suplai
nitrogen tinggi (high supply) terhadap pertumbuhan dan kandungan
lipid pada mikroalga LBB007?
2. Berapa akumulasi lipid dan waktu optimum untuk kultivasi mikroalga
LBB007?
3. Bagaimana komposisi asam lemak pada biodiesel yang dihasilkan dari
reaksi transesterifikasi lipid mikroalga LBB007?
1.3. Hipotesis
1. Besarnya suplai nitrogen akan mempengaruhi pertumbuhan dan
akumulasi lipid pada mikroalga LBB007.
2. Mikroalga LBB007 mencapai akumulasi lipid tertinggi pada fase
stasioner.
3. Asam lemak pada biodiesel yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi
lipid mikroalga LBB007 berupa asam lemak C16-C18.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk :
1. Mengetahui besarnya pengaruh suplai nitrogen terhadap pertumbuhan
dan kandungan lipid pada mikroalga LBB007.
2. Mengetahui kandungan dan produktivitas lipid dari mikroalga LBB007.
3. Identifikasi kandungan asam lemak pada biodiesel yang dihasilkan dari
reaksi transesterifikasi lipid mikroalga LBB007.

4

1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk :
1. Memberikan informasi tentang potensi mikroalga LBB007 sebagai
penghasil bahan bakar nabati.
2. Memberikan informasi tentang profil asam lemak pada biodiesel yang
dihasilkan dari reaksi transesterifikasi lipid mikroalga LBB007.

5

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mikroalga
Berdasarkan ukurannya, alga dibedakan menjadi dua jenis yaitu makroalga
yang berukuran besar dan mikroalga yang berukuran mikrometer (Graham &
Wilcox, 2002). Mikroalga merupakan alga yang berukuran mikroskopis, yang
menyusun sebagian besar jenis dari alga. Bentuk sel mikroalga beragam, ada yang
berbentuk bulat, lonjong, memanjang seperti benang, bercabang atau tidak, hingga
berbentuk tidak beraturan yang hidup berkelompok dan tersebar di perairan
(Pranayogi, 2003). Mikroalga juga merupakan organisme tumbuhan paling
primitif berukuran seluler yang umum dikenal dengan sebutan fitoplankton
(Schulz, 2006). Dalam struktur piramida makanan, fitoplankton sangatlah penting
karena menempati posisi sebagai produsen primer, mengandung nutrisi yang
tinggi diantaranya protein, karbohidrat dan lemak. Sebagai dasar mata rantai pada
siklus makanan di laut, fitoplankton menjadi makanan alami bagi zooplankton
baik yang masih kecil maupun yang sudah dewasa.
Mikroalga juga memiliki potensi sebagai penghasil bahan bakar alternatif,
karena kandungan minyak mentah yang relatif tinggi antara 20-68%. Bahan bakar
petroleum yang semakin menipis menyebabkan diperlukannya bahan bakar
alternatif, salah satunya adalah biodiesel. Biodiesel telah menerima banyak
perhatian pada beberapa tahun terakhir karena dapat terdekomposisi oleh
dekomposer, dapat diperbaharui dan merupakan bahan bakar yang tidak beracun
(Widjaja, 2009).

6

Bahan bakar ini juga memberikan lebih sedikit polusi dibandingkan bahan
bakar petroleum dan dapat diperoleh dari hasil transesterifikasi dari minyak
tumbuhan yang dalam hal ini dapat berasal dari mikroalga. Menggunakan
mikroalga untuk memproduksi biodiesel tidak akan membahayakan ketersediaan
bahan pangan, pakan hewan ternak dan produk lain yang berasal dari tanaman
pangan (Chisti, 2007). Beberapa contoh mikroalga yang pemanfaatannya bisa
dijadikan biodiesel diantara ada Nannochloropsis oculata, Spirulina Sp, dan
Chlorella vulgaris.
2.2. Fase Pertumbuhan Mikroalga
Pertumbuhan mikroalga dalam kultur ditandai dengan bertambah besarnya
ukuran sel atau bertambah banyaknya jumlah sel. Hingga saat ini kepadatan sel
digunakan secara luas untuk mengetahui pertumbuhan mikroalga dalam kultur
pakan alami. Ada empat fase pertumbuhan yaitu :
1. Fase Lag
Sesaat setelah penambahan inokulum ke dalam media kultur, populasi tidak
mengalami perubahan. Ukuran sel pada saat ini umumnya meningkat. Secara
fisiologis, mikroalga sangat aktif dan dapat terjadi proses sintesis protein baru.
Organisme mengalami metabolisme dan beradaptasi, tetapi belum terjadi
pembelahan sel sehingga kepadatan sel belum meningkat.
2. Fase Logaritmik atau Eksponensial
Fase ini diawali oleh pembelahan sel dengan laju pertumbuhan tetap. Pada
kondisi kultur yang optimum, laju pertumbuhan pada fase ini mencapai maksimal.
Sel mengalami lonjakan massa dan ukuran.

7

3. Fase Stasioner
Pada fase ini, pertumbuhan mulai mengalami penurunan dibandingkan
dengan fase logaritmik. Dengan demikian penambahan dan pengurangan jumlah
mikroalga relatif sama atau seimbang, sehingga kepadatan mikroalga tetap.
4. Fase Kematian
Pada fase ini, laju kematian relatif cepat daripada laju reproduksi. Jumlah
sel menurun secara geometrik. Penurunan kepadatan mikroalga ditandai dengan
perubahan kondisi optimum yang dipengaruhi oleh temperatur, cahaya, pH air,
jumlah hara yang ada dan beberapa kondisi lingkungan lainnya (Isnansetyo &
Kurniastuty, 1995). Secara umum mikroorganisme (mikroalga) memiliki 4 fase
pertumbuhan dalam selama masa pertumbuhannya (Gambar 1).
1 ,2

Stationary phase

OD 600nm

1
0 ,8
0 ,6
0 ,4

Lag
phase

0 ,2
0

0

Death phase

Eksponensial
phase

5

10

15

Time (h)

Gambar 1. Kurva pertumbuhan mikroba (Sehlmeyer et al.,
2005)
2.3.

Minyak Mikroalga
Lemak dan minyak

(lipid) adalah trigliserida atau triasilgliserol, kedua

istilah ini berarti “triester (dari) gliserol”. Perbedaan antara lemak dan minyak
yaitu, pada temperatur kamar lemak berbentuk padat dan minyak berbentuk cair.
Sebagian besar gliserida pada hewan adalah berupa lemak, sedangkan gliserida
dalam tumbuhan cenderung berupa minyak (Fessenden & Fessenden, 1982).

8

Fungsi lipid adalah sebagai sumber energi metabolik dan asam lemak esensial
yang berperan dalam struktur seluler, pemeliharaan dan integritas biomembran.
Lipid juga merupakan sumber, fosfolipid dan vitamin yang larut dalam lemak
(Volkman, 2003; Nur & Arifin, 2004). Disamping itu lipid juga merupakan
sumber energi yang lebih efektif dibandingkan karbohidrat dan protein. Winarno
(1991) mengatakan bahwa 1 gram lemak dapat menghasilkan 9 kkal, dan
karbohidrat dan protein menghasilkan 4 kkal.
Mikroalga mengandung lemak dalam jumlah yang besar terutama asam
arachidonat (AA, 20:4ω6) (yang mencapai 36% dari total asam lemak) dan
sejumlah eicosapentanoic acid (EPA, 20:5ω3). Selain itu, lemak mikroalga juga
kaya akan asam lemak poli tidak jenuh (PUFA) dengan 4 atau lebih ikatan
rangkap.

Sebagai

contoh,

yang

sering

dijumpai

yaitu eicosapentaenoic

acid (EPA, C20:5) dan docosahexaenoic acid (DHA, C22:6) (Chisti, 2007).
Biomassa mikroalga adalah sumber yang kaya akan beberapa nutrien, seperti
asam lemak ω3 dan ω6, asam amino esensial (leusin, isoleusin, valin, dan lainlain) serta karoten. Tabel 1 menunjukkan kandungan asam lemak beberapa spesies
mikroalga, yaitu :
Tabel 1. Kandungan asam lemak mikroalga (Kawaroe et al., 2010)
Nama Senyawa
Asam laurat
Asam myristat
Asam stearate
Asam palmitat
Asam oleat
Asam valerat
Asam palmitoleat
Asam linoleat
Asam linolenat

Scenedesmus
sp.
0,22
0,34
13,85
20,29
9,78
25,16
16,16

Nannochloropsis
sp.
0,99
7,06
23,07
12,25
42,32
2,47
-

Chlorella
sp.
0,02
29,50
8,09
2,41
10,06
2,15
45,07
11,49

Spirulina
sp.
3,08
2
3, 5
17,28
22,58
0,24
9,93
-

9

Sebagai bahan baku bidiesel lipid alga harus memiliki spesifikasi yang
sudah ditetapkan oleh suatu negara untuk dapat dipakai sebagai bahan bakar.
Tabel 2 menunjukkan karakteristik dari beberapa sampel lipid alga :
Tabel 2. Persentase dan sifat fisik kimia minyak alga (Kumar et al., 2011)
Sampel
Tolypothrix
P i t h o p h o ra
Spirogyra
Hydrodictyon
Rhizoclonium
Cladophora

Persentase
minyak (w/w)
12,78
10,37
14,82
13,58
11,64
11,76

pH
7
7
7
6
7
6

Berat jenis
(g/cm3)
0,857
0,873
0,884
0,868
0,889
0,892

Viskositas pada 40°C
(mm2/sec)
4,1
4,2
4,4
3,9
4,3
3,8

Tabel 2 menunjukkan bahwa jumlah lipid sebesar 10-15% untuk semua
sampel alga. Alga hijau Spirogyra menunjukkan jumlah lipid maksimum sebesar
14,82%. Berat jenis semua lipid alga sesuai dengan rentang berat jenis dari biofuel
yang diberikan oleh EN 14214 dan ISO 15607 (0,86-0,90g/cm), hanya sampel
lipid Tolypothrix yang menunjukkan nilai yang lebih rendah sedikit yaitu 0,857
g/cm3. Rentang viskositas yang diberikan oleh EN 14214 dan ISO 15607 adalah
3,5-5,0 mm2/sec, untuk semua sampel sesuai dengan standar tersebut.
2.4. Ekstraksi
Ekstraksi merupakan salah satu cara pemisahan satu atau lebih komponen
dari suatu bahan yang merupakan sumber komponen tertentu. Teknik ini bisa
digunakan untuk keperluan preparatif, pemurnian, pemisahan serta analisis pada
semua skala ekstraksi. Komponen yang dipisahkan dengan ekstraksi dapat berupa
padatan dan suatu sistem campuran padat-cair atau campuran padat-padat, dan
komponen berupa cairan dari suatu sistem campuran cair-cair. Pemisahan
komponen dari sumbernya, pada dasarnya dapat dilakukan dengan penekanan atau
pengepresan, pemanasan, dan penggunaan pelarut dengan komponen yang
10

terlarut. Faktor yang mempengaruhi keberhasilan ekstrak antara lain : frekuensi
ekstraksi, konsentrasi, macam pelarut dan suhu ekstraksi (Brady & Humiston,
1986).
Ekstraksi terdiri dari dua jenis, yaitu ekstraksi padat-cair dan cair-cair.
Ekstraksi padat-cair dikerjakan dengan alat sokhlet, dimana ekstraksi ini terjadi
keseimbangan komponen diantara fasa padat dan fasa cair (pelarut) (Isa, 1996).
Ekstraksi cair-cair merupakan suatu pemisahan yang didasarkan pada perbedaan
kelarutan komponen dalam dua pelarut yang tidak saling bercampur. Apabila
suatu zat terlarut dimasukkan kedalam dua pelarut yang tidak saling bercampur
maka zat terlarut akan terdistribusi diantara dua pelarut tersebut. Pada suhu dan
tekanan tetap, perbandingan banyaknya zat yang terdistribusi dalam dua pelarut
adalah tetap (Weiss, 1983).
Ekstraksi adalah salah satu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari
bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Ada beberapa cara ekstraksi,
yaitu ekstraksi dengan pengepresan (mechanical extraction) yang sering disebut
pengepresan mekanik, ekstraksi dengan pelarut (solvent extraction) dan ekstraksi
pemanasan (rendering). Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi
minyak dari bahan yang mengandung minyak dengan menggunakan pengepresan
mekanik. Pada pengepresan ini bahan yang akan diekstrak minyaknya diberi
perlakuan pendahuluan, misalnya dipotong-potong atau dihancurkan, kemudian
dipress dengan tekanan tinggi menggunakan pengepresan hidraulik (Kataren,
1986).
Ekstraksi dengan pelarut adalah cara ekstraksi dengan menggunakan bahan
pelarut lemak dengan proses distilasi. Cara ini biasanya digunakan untuk bahan

11

yang kandungan minyaknya rendah. Lemak dalam bahan dilarutkan dengan
pelarut. Pelarut yang dipakai untuk melarutkan minyak atau lemak adalah pelarut
organik seperti eter, kloroform, benzen, dan aseton. Metode ekstraksi dengan
pelarut mampu menghasilkan minyak dengan rendemen yang tinggi, namun
metode ini tidak banyak digunakan karena memerlukan biaya investasi yang
besar.
Ekstraksi dengan pemanasan (rendering) merupakan suatu cara ekstraksi
minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung lemak atau minyak
dengan kadar air yang tinggi. Pada semua cara rendering, penggunaan panas
adalah suatu hal yang spesifik yang bertujuan untuk menggumpalkan protein pada
dinding sel sampel dan untuk memecahkan dinding sel tersebut sehingga mudah
ditembus oleh minyak atau lemak yang terkandung di dalamnya. Proses rendering
dapat dilakukan dalam dua cara, yaitu secara basah (wet rendering) dan secara
kering (dry rendering). Wet rendering adalah proses rendering dengan
penambahan sejumlah air selama berlangsungnya proses tersebut (Kataren, 1986).
Tabel 3 menunjukkan perbandingan metode ekstraksi secara mekanik dan
ekstraksi dengan pelarut.
Tabel 3. Perbandingan Metode Ekstraksi (Hambi et al., 2007)
Ekstraksi Mekanik

Ekstraksi Pelarut

1. Metode press mengandung minyak
yang terekstrak (12-17%)
2. Biaya investasi rendah
3. Low energy consumption (80
kwh/s)
4. Waktu proses 6 kali lebih rendah,
diawali perlakuan pemanasan
pendahuluan

1. Minyak yang terekstrak sampai
98%
2. Biaya investasi tinggi
3. High energy consumption (470
kwh/s)
4. Tidak diawali dengan perlakuan
pemanasan,
memerlukan
pengawasan khusus selama proses
berlangsung
12

Minyak dan lemak merupakan zat gizi yang dapat diperoleh dengan cara
mengekstraksi jaringan tanaman atau hewan yang diduga mengandung lemak atau
minyak. Pemisahan atau pengambilan minyak dari sumber yang kaya minyak ini
merupakan langkah pertama dalam operasi pengolahan. Adapun metodenya
sangat bervariasi, bergantung pada tipe dan jumlah minyak. Pengambilan minyak
biasanya dilakukan dengan rendering, pengepresan atau dengan ekstraksi pelarut
(Weiss, 1983).
Beberapa literatur telah menyebutkan metode ekstraksi untuk memperoleh
lipid dari mikroalga. Karena mikroalga dikelilingi dinding sel, maka metode
ekstraksi yang digunakan mungkin tidak dapat dilakukkan dengan metode
ekstraksi biasa (misalnya yang digunakan untuk makanan). Selain itu mikroalga
mengandung lipid dan asam lemak yang berbeda dari hewan dan tumbuhan
tingkat tinggi. Ekstraksi total lipid awalnya digunakan untuk isolasi dan
pemurnian total lipid dari jaringan hewan menggunakan kloroform:metanol (2:1)
dan air untuk menghilangkan senyawa non lipid dari ekstrak (Folch et al., 1957).
Metode Bligh dan Dyer (1959) juga sering digunakan untuk ektraksi lipid total
dari mikroalga menggunakan kloroform:metanol (1:2) diikuti dengan ektraksi
kloroform.
Sampai saat ini, beberapa penelitian telah dilakukkan tentang pengaruh
cell distruption terhadap ektraksi total lipid. Berikut ini beberapa metode cell
distruption untuk ekstraksi lipid total yaitu sonikasi, homogenisasi, bead beating,
liofilisasi, microwaves, shock osmotic. Studi yang dilakukkan Ryckebosch et al.,
(2011) menyebutkan bahwa cell distruption tidak berpengaruh nyata antara sel
tanpa perlakuan sebelum ekstraksi dengan sel yang diberi perlakuan liofilisasi

13

terhadap selnya. Pelarut yang menghasilkan ektrak total lipid tertinggi adalah
kloroform:metanol

(1:1) dibandingkan

dengan

diklorometan:etanol (1:1),

heksan:isopropanol (3:2), kloroform:metanol (2:1), aseton, dietil eter, metil-tertbutil:eter-metanol (10:3).
2.5.

Biodiesel
Biodiesel adalah senyawa ester asam lemak yang dihasilkan dari reaksi

esterifikasi (Gambar 2) asam lemak yang berasa dari minyak nabati atau hewani
dengan alkohol rantai pendek dan digunakan sebagai bahan bakar diesel.

Gambar 2. Reaksi esterifikasi (Ali et al., 2012)
Esterifikasi biasa dilakukan untuk pembuatan biodiesel dari

minyak

berkadar asam lemak bebas tinggi (berangka asam ≥ 5 mg-KOH/g). Pada tahap
ini, asam lemak bebas akan dikonversikan menjadi metil ester. Tahap esterifikasi
diumpamakan ke tahap transesterifikasi, air dan bagian terbesar katalis asam yang
dikandungnya harus dihilangkan terlebih dahulu.
Transesterifikasi (Gambar 3) adalah r e a k s i antara lemak atau minyak
nabati dengan alkohol untuk membentuk ester dan gliserol. Biasanya dalam
reaksi ini digunakan katalis untuk meningkatkan laju reaksi dan jumlah
yield produk. Karena reaksi ini adalah reaksi reversible, maka digunakan alkohol
berlebih untuk menggeser keseimbangan produk ke arah produk.

14

Gambar 3. Reaksi transesterifikasi (Rustamaji, 2010)
Biodiesel merupakan bahan bakar diesel alternatif yang dapat diperbaharui
dan berkelanjutan. Manfaat bahan bakar ini dibandingkan dengan bahan bakar
fosil diantaranya yaitu toksisitas lebih rendah dan hampir nol emisi belerang
(Marcheti et al,. 2008). Selain itu penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi
emisi karbon monoksida (CO), hidrokarbon total, partikel dan sulfur dioksida
(SO2) serta asap pada keluaran proses dan pada pembakaran biodiesel tidak
menambah tingkat level karbon dioksida (CO2) pada atmosfer (Shu et al., 2006).
Biodiesel merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan dan dapat
diperbaharui serta bersifat biodegradable. Biodiesel sangat ramah lingkungan
karena gas buang hasil pembakarannya yang dilepaskan ke atmosfer akan diserap
kembali oleh tumbuhan untuk keperluan proses fotosintesis (Havendri, 2008).
Biodiesel tidak mengandung senyawa organik volatil, dan kandungan sulfur dari
minyak nabati mendekati angka nol. Tidak adanya sulfur berarti tidak terjadi
hujan asam yang disebabkan oleh emisi gas SO2.
Minyak nabati yang digunakan untuk membuat biodiesel diantaranya
adalah sawit, kelapa, kacang, jarak pagar (Jatropha curcas), jarak landi (Jatropha
gossypifolia) dan banyak lagi yang lainnya (Yuliani et al., 2008). Minyak nabati
juga dapat dimanfaatkan secara langsung sebagai bahan bakar mesin diesel. Tetapi
15

karena viskositasnya terlalu tinggi dibandingkan bahan bakar diesel menyebabkan
proses penginjeksian dan atomisasi bahan bakar tidak dapat berlangsung dengan
baik, sehingga akan menghasilkan pembakaran yang kurang sempurna dengan
terbentuknya deposit dalam ruang bakar (Buasri et al., 2009).
2.6. Gas Chromatography Mass Spectrophotometry (GCMS)
Kromatografi gas adalah metode analisa, dimana sampel terpisahkan secara
spesifik menjadi bentuk molekul-molekul yang lebih kecil (hasil pemisahan dapat
dilihat berupa kromatogram). Sedangkan spektroskopi massa adalah metode
analisis, dimana sampel yang dianalisis akan diubah menjadi ion-ion gasnya, dan
massa dari ion-ion tersebut dapat diukur berdasarkan hasil deteksi berupa
spektrum massa. Instrumen GCMS digunakan untuk identifikasi senyawa organik
yaitu penentuan bobot molekul dan penentuan rumus molekul. Instrumen ini
didasarkan pada pemisahan sifat-sifat fisik zat-zat organik yang mudah menguap
pada pemanasan termostabil dengan fase gerak berupa gas inert (seperti helium,
nitrogen, dan argon), yang dikombinasikan menggunakan detektor berupa
spektrum massa untuk mengetahui berat molekul relatif dan jenis senyawa dari
setiap puncak grafik yang dihasilkan (Munifah, 2005).
Dalam kromatografi gas, campuran yang dipisahkan atau dianalisis mungkin
berupa gas, cairan atau dalam beberapa hal berupa padatan. Untuk pemisahan
yang lebih baik diperlukan suatu bahan yang stabil, dan memiliki tekanan uap
sebesar 1 atm pada saat operasi dan berinteraksi dengan bahan pengisi kolom
berupa gas pengemban. Akibat dari interaksi ini adalah terjadinya perbedaan
distribusi dari komponen-komponen sampel diantara kedua fase tersebut yang

16

menghasilkan pemisahan komponen-komponen sampel menjadi zona-zona atau
pita-pita (Day & Underwood, 1986)
Campuran gas atau cairan sampel yang disuntikkan ke dalam kolom yang
berisi absorben merupakan fase geraknya. Pemisahan terjadi tergantung pada
kemampuan setiap komponen dalam campuran untuk diserap oleh absorben (fase
stasioner). Absorben bersifat polar akan lebih menyerap komponen yang bersifat
polar, sedangkan absorben yang bersifat non polar akan lebih mudah menyerap
komponen non polar (Day & Underwood, 1986). Gambar 4 menunjukkan skema
instrumentasi GCMS yang terdiri dari beberapa komponen.

Gambar 4. Skema Instrumentasi GCMS (Dunnivant & Ginsbach, 2011)
Ada sembilan komponen terpenting dari GCMS antara lain (Day &
Underwood, 1986) :

17

a. Pengaturan aliran gas (gas flow controller)
Tekanan diatur sekitar 1-4 atm, sedangkan aliran diatur 1-1000 liter gas per
menit. Fase gerak adalah gas pembawa, yang paling lazim digunakan adalah
helium, nitrogen, hidrogen, argon, tetapi untuk detektor konduktivitas
termal, helium lebih disukai karena konduktivitasnya yang tinggi. Gas
pembawa dialirkan lebih dahulu pada suatu silinder berisi molecular sieve
untuk menyaring adanya kontaminasi pengotor.
b. Tempat injeksi sampel (injector)
Sampel diinjeksikan dengan suatu micro syringe melalui suatu spektrum
karte silikon ke dalam kotak logam yang panas. Banyaknya sampel berkisar
0,5-10μL.
c. Kolom kapiler (capiler column)
Kolom kapiler berfungsi untuk memisahkan komponen-komponen molekul
sampel. Panjang kolom berkisar antara 30-60 meter dengan ketebalan 0,1-3
mikron. Salah satu kolom yang biasa digunakan adalah wall coated open
tubular (WCOT), yaitu kolom yang dilapisi oleh polimer tipis berupa
polyetyleneglycol pada dinding kolom bagian dalam.
d. Interface
Interface berfungsi untuk mengirimkan sampel dari GC ke MS dengan
meminimalkan kehilangan sampel pada saat pengiriman.
e. Sumber ionisasi (Ion source)
Sumber ionisasi berfungsi untuk mengionkan sampel ke bentuk gas sebelum
masuk ke dalam mass-analyzer. Ada tiga macam ionisasi yang dapat
dilakukan yaitu :

18

1. EI (Electron Impact)
EI adalah teknik ionisasi dengan menggunakan elektron energi
tinggi, yaitu sebesar 70 eV, sehingga elektron dari molekul akan
terlempar keluar menghasilkan kation radikal.
2. PCI (Positive Chemical Ionization)
PCI adalah teknik ionisasi dengan menggunakan gas pembantu.
Gas yang dapat digunakan antara lain metana, isobutana atau
amoniak. PCI digunakan untuk proses ionisasi yang lebih ringan
dibandingkan EI. PCI akan menghasilkan ion gas positif yang
akan bereaksi dengan sampel.
3. NCI (Negative Chemical Ionization)
NCI adalah teknik ionisasi yang menggunakan gas pembantu
sama dengan PCI. Perbedaannya terletak pada ion gas yang
dihasilkan, yaitu menghasilkan ion gas negatif. Dalam analisis
bahan digunakan untuk senyawa yang mengandung unsur
halogen.
f. Pompa vakum (vacuum pump)
Ada dua tipe vakum yaitu :
1. Pompa

vakum

tinggi,

berfungsi

untuk

mengurangi

dan

mempertahankan tekanan pada MS saat analisis. Tekanan tinggi
yang dipertahankan juga dapat menambah sensitivitas pada proses
analisis MS. Pompa vakum tinggi terdiri dari dua buah turbo
moleculer pump.

19

2. Pompa vakum rendah, berfungsi untuk mengurangi tekanan udara
luar. Sistem ini diperlukan agar ion-ion tidak mengalami reaksi
dengan partikel lain dan mengurangi reaksi ion molekuler.
g. Penganalisis massa (mass analyzer)
Penganalisis massa terdiri dari empat batang logam yang diberi muatan,
baik muatan positif maupun negatif, yang memiliki fungsi selektivitas untuk
molekul berion pada voltase yang diinginkan.
h. Detektor
Detektor peka terhadap komponen-komponen yang terpisahkan di dalam
kolom serta mengubah kepekaannya menjadi sinyal listrik. Kuat lemahnya
sinyal bergantung pada laju aliran massa sampel dan bukan pada konsentrasi
sampel gas penunjang.
i. Sistem Pengolah Data
Sistem pengolah data menggunakan komputer yang dihubungkan pada
instrumen GCMS.

20

BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Desember 2013 sampai Juli 2014.
Preparasi, kultivasi dan analisis dilakukan di Laboratorium Bioenergi dan
Bioproses-Puslit Bioteknologi LIPI Cibinong, Jalan Raya Bogor Km 46 Cibinong
dan karakterisasi FAME (Fatty Acid Methyl Esters) hasil transesterifikasi
dilakukan di Pusat Laboratorium Forensik-MABES POLRI Jalan Trunojoyo No. 3
Kebayoran Baru, Jakarta Selatan.
3.2. Alat dan Bahan
3.2.1. Alat
Peralatan yang digunakan adalah peralatan gelas, aerator, timbangan
analitik, magnetic stirer, pipet mikro (200μL, 1000μL, 5000μL), tabung falcon,
sentrifuge Hitachi Himac CTGEL, autoklaf, laminar air flow, vortex, oven,
spektrofotometer UV-Vis Shimadzu Pharmaspec 1700, rotary evaporator Janke
& Kunkel RV 05-ST, refluks, GCMS Agilent 7890A GC System, 5975C MS.
3.2.2. Bahan
Bahan

yang

digunakan

adalah

isolat

mikroalga

LBB007

(milik

Laboratorium Bioenergi dan Bioproses, Puslit Bioteknologi LIPI-Cibinong),
media AF6 (Lampiran 1), media AF6 termodifikasi (Lampiran 1), aquades,
kloroform (CHCl3), metanol (CH3OH), natrium hidroksida (NaOH), boron
triflorida (BF3), natrium klorida (NaCl) 5%, n-heksan

21

3.3. Prosedur Kerja
3.3.1. Persiapan Kultur Mikroalga LBB007
Isolat mikroalga LBB007 dari koleksi laboratorium disiapkan untuk
memperbanyak stok kultur. Persiapan kultur isolat mikroalga LBB007 dilakukan
pada media AF-6. Sebanyak 50 ml isolat kultur mikroalga LBB007 (koleksi
laboratorium) dimasukkan ke dalam 450 ml media AF-6 steril, selanjutnya
diinokulasi selama 14 hari pada suhu dan cahaya yang konstan.
3.3.2. Kultivasi Mikroalga LBB007
Media kultivasi mikroalga yang digunakan adalah AF6 termodifikasi
dengan 2 variasi konsentrasi nitrogen sebesar 0,434 mM (low supply) dan 2,17
mM (high supply). Media dibuat dalam botol serum 100 ml, yang selanjutnya
10% (v/v) kultur mikroalga LBB007 ditanam dalam media tersebut dengan nilai
absorbansi kerapatan sel (OD 680 nm) awal kultivasi sebesar 0,1. Kultur
mikroalga LBB007 dikultivasi pada kondisi yang sama yaitu pada suhu 25°C,
diberikan cahaya lampu dan aerasi. Analisis kerapatan sel, bobot biomassa dan
kandungan lipid pada isolat mikroalga LBB007 dilakukan dengan interval waktu
2 hari yaitu pada hari ke-1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, dan 29.
3.3.3. Kerapatan Sel Mikroalga LBB007
Pengukuran

kerapatan

se l

bertujuan

untuk

mengetahui

terjadinya

peningkatan jumlah sel yang terjadi pada kultur. Kultur sel pada masing-masing
media kultivasi diambil sebanyak 3 ml untuk dilakukan pengukuran kerapatan
selnya. Kerapatan sel diukur setiap hari dengan menggunakan spektrofotometer
UV-Vis Shimadzu Pharmaspec 1700 pada panjang gelombang 680 nm (Arbib et
al., 2014).

22

3.3.4. Morfologi Sel Mikroalga LBB007
Kultur mikroalga LBB007 sebanyak 20 µL diletakkan pada kaca objek, dan
ditutup dengan mika penutup selanjutnya kultur dilihat dibawah mikroskop
dengan perbesaran secara bertahap yaitu 10x, 40x dan 100x.
3.3.5. Penentuan Bobot Biomassa
Kultur mikroalga yang telah dikultivasi dipisahkan dari medianya. Tabung
falcon yang kering dan bersih ditimbang (W0), kemudian 100 ml kultur mikroalga
dimasukkan ke dalam tabung falcon dan sentrifugasi dengan kecepatan 6000 rpm
selama 10 menit. Selanjutnya biomassa dipisahkan dari supernatan. Biomassa
dikeringkan dalam oven pada suhu 50°C selama 48 jam. Setelah itu tabung falcon
yang berisi biomassa kering ditimbang (W1). Penentuan bobot biomassa
ditentukan dengan metode gravimetri.
����� ������� � �1 � �0 ................................. (1)

3.3.6. Analisis Kandungan Lipid
Biomassa

kering

dimasukkan

kedalam

tabung

falcon

kemudian

ditambahkan 6 ml campuran pelarut kloroform:metanol (1:1) (Ryckebosch et al.,
2011), vortex selama 30 detik. Selanjutnya ditambahkan 2 ml campuran pelarut
kloroform:metanol (1:1) dan 2 ml aquades, vortex kembali hingga homogen.
Kemudian dilakukan sentrifugasi pada kecepatan 2000 rpm selama 10 menit
untuk memisahkan fase polar (lapisan atas) dan non polar (lapisan bawah). Fase
non polar (lapisan bawah) dipindahkan pada cawan petri yang kering dan bersih.
Sentrifugasi kembali fase polar dan biomassa dengan kecepatan 6000 rpm selama
10 menit untuk memisahkan fase polar dengan biomassa. Fase polar dibuang,
biomassa diekstrak kembali dengan 4 ml campuran pelarut kloroform:metanol

23

(1:1) dan 1 ml aquades, sentrifugasi kembali. Fase non polar dimasukkan kembali
ke dalam cawan petri. Selanjutnya pelarut diuapkan, dan kadar lipid total dapat
ditentukan dengan cara gravimetri.
%����� ����� �

����� �����

����� ������� ������

3.3.7. Ekstraksi dan Purifikasi Lipid

�100% ............................. (2)

Setelah dilakukan analisis selama 30 hari pada kedua media dengan variasi
konsentrasi nitrogen maka besarnya produktivitas lipid (Griffiths & Harrison,
2009) yang dihasilkan mikroalga dapat ditentukan dengan rumus :

Keterangan :

� � � � �� ..................... (3)

Z = Produktivitas lipid
µ = Laju pertumbuhan spesifik
Lc = Persentase lipid (lipid content)
Produksi lipid pada skala besar dilakukan pada varian konsentrasi dan
waktu