mikroskop perbesaran 400x Hadioetomo 1993 dengan formulasi yang dipakai dalam menghitung kepadatan sel adalah sebagai berikut:
ml 10
mm 1
mm 0,1
mm 0,2
mm 1
1 2
N N
N
3 3
2 1
Keterangan: N = kepadatan sel selml
ΣN
1
= jumlah sel dalam 80 kotak kecil ulangan ke-1. ΣN
2
= jumlah sel dalam 80 kotak kecil ulangan ke-2. 1 mm
= panjang haemositometer dalam 80 kotak kecil. 0,2 mm = lebar hemasitometer dalam 80 kotak kecil.
0,1 mm = tinggi hemasitometer.
ml mm
3 3
10 1
= faktor konversi dari satuan mm
3
ke satuan ml. Hasil penghitungan jumlah sel kemudian dibuat log dan diplotkan pada
grafik hingga diperoleh kurva pertumbuhan dengan umur kultur hari sebagai sumbu x dan log kepadatan sel selml sebagai sumbu y.
2 Penghitungan rendemen biomasa Berat kering dari masing-masing kultur kemudian dilakukan penghitungan
terhadap rendemen biomasa dengan cara membagi berat kering tersebut dengan volume panen. Perhitungan rendemen biomasa Becker 1994 adalah
sebagai berikut: Berat biomasa kering gram
Rendemen biomasa = Volume panen liter
4.3 Hasil dan Pembahasan
4.3.1 Pertumbuhan Chaetoceros gracilis Pada penelitian ini pertumbuhan diamati berdasarkan jumlah sel dan
warna kultur. Pertumbuhan pada organisme uniseluler adalah pertambahan jumlah sel yang berarti juga pertambahan jumlah organisme. Kultur Chaetoceros
gracilis umur 1 hari disajikan pada Gambar 4. Pada awal kultivasi, kultur masih
terlihat jernih. Setelah beberapa hari warna kultur menjadi coklat, dan lama kelamaan kultur terlihat coklat tua yang menandakan sudah pekat. Selama
kultivasi diberi aerasi dengan tujuan untuk menghindari sedimentasi mikroalga, meratakan sinar untuk pencahayaan dan nutrien serta mencegah stratifikasi
suhu dan mempermudah pertukaran gas antara medium kultur dan udara karena sumber karbon dalam bentuk CO
2
digunakan untuk fotosintesis Coulteau 1996.
Gambar 4 Kultur Chaetoceros gracilis umur 2 hari Selama kultivasi terjadi perubahan warna kultur. Perubahan warna yang
terjadi dari awal sampai akhir kultivasi, yaitu dari warna coklat bening, coklat agak keruh, coklat keruh lalu kembali lagi menjadi coklat agak keruh dan terakhir
menjadi coklat bening yang disertai dengan terbentuknya endapan berwarna coklat di dasar flask. Perubahan warna tersebut merupakan indikator terjadinya
peningkatan kepadatan sel dari kepadatan sel rendah menjadi tinggi kemudian turun menjadi rendah kembali secara bertahap yang akhirnya kultur mati.
Kepadatan sel Chaetoceros gracilis disajikan pada Lampiran 2. Kurva pertumbuhan Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan pada medium NPSi dan
Guillard dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6. Chaetoceros gracilis
yang ditumbuhkan dalam medium NPSi memiliki beberapa fase dalam kurva pertumbuhan, yaitu fase eksponensial, fase stasioner,
dan fase kematian. Pada penelitian ini fase lag tidak terjadi, karena medium yang digunakan pada kultur dan inokulum sama, selain itu inokulum kultur yang
digunakan berada dalam fase logaritmik juga. Sehingga inokulum tidak mengalami masa adaptasi.
Gambar 5 Kurva pertumbuhan Chaetoceros gracilis dalam medium NPSi a = fase pertumbuhan; b = fase stasioner; c = fase kematian
Gambar 6 Kurva pertumbuhan Chaetoceros gracilis dalam medium Guilllard a = fase pertumbuhan b = fase stasioner; c = fase kematian
Lailati 2007 Fase pertumbuhan ditandai dengan meningkatnya jumlah sel selama
kultivasi, dilanjutkan dengan penurunan jumlah sel sampai mencapai stasioner. Fase pertumbuhan dicapai pada kultur berumur 1 hari hingga 7 hari, dengan
kepadatan sel antara 2,1 x 10
5
sampai 2,4 x 10
6
selml, lalu mengalami penurunan. Adanya pertumbuhan, selain ditandai dengan meningkatnya jumlah
sel, juga ditandai dengan perubahan warna kultur dimana pada fase ini kultur berwarna coklat keruh dan terlihat pekat. Pendeknya fase pada kultur diatom ini
diduga karena kultivasi dengan penyinaran 24 jam menyebabkan sel menjadi sulit membentuk auksospora karena terjadi pembelahan terus-menerus. Sel
diatom semakin lama akan semakin kecil dari ukuran induknya. Proses pembelahan sel menghasilkan sel anakan yang lebih kecil dari induknya.
Suksesi pembelahan aseksual menghasilkan sel yang semakin lama berukuran lebih kecil Nontji 2006.
5.0 5.5
6.0 6.5
5 10
15 20
25 30
Log ju
m lah
se l
selm l
Waktu hari
5.0 5.5
6.0 6.5
7.0
5 10
15 20
25 30
Log ju
m lah
se l
selm l
Waktu hari
Fase pertumbuhan terjadi pada umur 1 hari hingga 7 hari. Chaetoceros gracilis
yang ditumbuhkan dalam medium Guillard mengalami penurunan pertumbuhan setelah hari ke-8. Kondisi ini juga dialami oleh Chaetoceros
gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi. Hal ini menunjukkan bahwa
nutrien utama seperti N, P, dan Si untuk pertumbuhan Chaetoceros gracilis dapat dipenuhi dengan menggunakan medium NPSi.
Mikroalga dalam metabolismenya menghasilkan metabolit primer dan metabolit sekunder. Metabolit primer intrasesuler dihasilkan selama fase
pertumbuhan. Beberapa makromolekul yang digolongkan ke dalam metabolit primer adalah karbohidrat, protein dan lemak.
Pada penelitian ini Chaetoceros gracilis ditumbuhkan dalam medium NPSi fase stasioner dicapai setelah kultur berumur 8 hari sampai 25 hari,
dengan kepadatan tertinggi sebesar 2,3x10
6
selml. Jumlah sel cenderung tidak meningkat, artinya tidak ada penambahan jumlah sel. Fase stasioner merupakan
fase pertumbuhan yang konstan karena nutrien semakin berkurang dan populasi semakin padat. Menurut Kungvankij 1988 dan Richmond 2004 populasi sel
pada akhir fase logaritimik cenderung menurun dan pada fase stasioner kurang lebih konstan, dimana jumlah sel yang mati sama dengan yang membelah.
Pada fase ini pertambahan jumlah sel akibat pembelahan sel seimbang dengan pengurangan jumlah sel akibat kematian Becker 1994. Kultur pada fase ini
terlihat berwarna coklat pekat. Warna coklat pada kultur ini merupakan warna pigmen yang dimiliki oleh Chaetoceros gracilis. Pada fase stasioner dihasilkan
metabolit sekunder ekstraseluler yang berupa komponen aktif antara lain senyawa antibakteri.
Setelah kultur berumur 25 hari, jumlah sel menurun yang menandakan terjadinya fase kematian. Jumlah sel pada kultur umur 28 hari sebesar 6,9 x10
5
selml. Fase kematian selain ditunjukkan dengan menurunnya jumlah sel, warna kultur mulai memudar dan terbentuk suatu endapan di dalam kultur. Sel
mikroalga yang telah mati akan mengendap di bawah, dan kultur menjadi bening. Pada akhir kultivasi, sel Chaetoceros gracilis jumlahnya lebih sedikit. Pada fase
kematian, jumlah sel yang mati lebih besar dari jumlah sel yang hidup. Sel yang masih hidup tidak lagi memiliki kemampuan untuk tumbuh, tetapi hanya mampu
bertahan hidup. Sel mengalami lisis karena tidak lagi mendapat suplai nutrien. Hal ini menunjukkan bahwa nutrien pada kultur mikroalga sangat diperlukan
karena tanpa penambahan nutrien mengakibatkan hasil pertumbuhan menjadi sangat rendah Harrison dan Berges 2005.
Gambar 5 dan 6 menunjukkan bahwa pola pertumbuhan Chaetoceros gracilis
yang ditumbuhkan dalam medium NPSi sama dengan yang ditumbuhkan dalam medium Guillard medium yang umum digunakan untuk diatom termasuk
Chaetoceros . Keduanya tidak mengalami fase adaptasi.
Kepadatan sel pada kultur yang ditumbuhkan dalam medium Guillard lebih besar dibandingkan dalam medium NPSi Gambar 5 dan 6. Hal ini diduga
karena nutrien dalam medium Guillard lebih lengkap dibandingkan medium NPSi. Pada medium Guillard selain sumber N, P dan Si juga dilengkapi dengan
FeCl
3.
6H
2
O, EDTA. Unsur N diperoleh dari urea, unsur P diperoleh dari TSP dan Si diperoleh dari Na metasilika. Unsur Si dalam kultivasi mikroalga jenis
diatom merupakan unsur utama selain N dan P. Isnansetyo dan Kurniastuty 1995 menyatakan bahwa silika sangat penting untuk proses perkembangbiakan
diatom karena silika berperan dalam pembentukan sel, pembelahan sel serta dibutuhkan dalam proses metabolisme.
Faktor intrinsik dan ekstrinsik mempengaruhi pertumbuhan mikroalga. Tiga faktor lingkungan yang paling menentukan dalam kultivasi mikroalga atau
diatom, yaitu nutrien, temperatur dan cahaya Nontji 2006. Selain itu, pertumbuhan suatu jenis fitoplankton atau mikroalga erat kaitannya dengan
ketersediaan hara makro dan mikro serta dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan, antara lain cahaya, suhu, pH, kandungan CO
2
bebas dan salinitas BBLL 2002. Pada penelitian ini unsur hara dipenuhi dengan pemberian nutrien
yang terdiri dari urea, TSP, natrium silika serta vitamin dan trace element. Suhu lingkungan yang digunakan untuk kultur adalah 25-26
o
C dan salinitas air laut sebagai mediumnya adalah 28-30 ppt. Hal ini sesuai dengan Isnansetyo dan
Kurniastuty 1995 yang menyatakan bahwa suhu optimum dan salinitas optimum untuk Chaetoceros sp masing-masing berkisar antara 25-30
o
C dan antara 17-30 ppt.
4.3.2 Pemanenan biomasa Chaetoceros gracilis Pada penelitian ini diatom Chaetoceros gracilis dipanen pada umur kultur
7 hari dengan cara mengumpulkan kultur ke dalam satu wadah flash untuk dilakukan filtrasi. Filtrasi dilakukan untuk memisahkan biomasa sel dari cairan
mediumnya. Pemanenen dilakukan pada umur 7 hari dimana kultur berada pada fase akhir logaritmik. Produk yang diambil dari Chaetoceros gracilis adalah
komponen aktif yang bersifat antibakteri. Waktu pemanenan ini mengacu pada hasil penelitian Trianti 1998 dan Pribadi 1998, yang menunjukkan bahwa
senyawa antibakteri dari mikroalga dihasilkan pada fase logaritmik akhir dan stasioner.
Pada penelitian ini proses pemisahan biomasa dari kultur dilakukan menggunakan metode filtrasi. Bila pemisahan menggunakan sentrifus, akan
memerlukan waktu lebih lama, karena kapasitas sentrifus hanya 2 liter sekali running
. Proses pemisahan biomasa dari kultur sebanyak 24 liter dengan sentrifugasi memerlukan waktu sekitar 6 jam, sedangkan bila menggunakan
filtrasi hanya sekitar 2-3 jam. Selain itu penggunaan sentrifus lebih mahal dibanding filtrasi. Pemanenan biomasa atau pemisahan biomas dari kultur
dengan filtrasi dapat dilakukan untuk kultur dalam jumlah berapapun. Akan tetapi kelemahan penggunaan filtrasi adalah tidak semua jenis sel mikroalga
dapat dipisahkan dengan filter ini karena ukurannya berbeda-beda, oleh karena itu bila akan menggunakan filter ini pori-pori keramik filternya harus disesuaikan
dengan ukuran sel yang akan dipisahkan. Ukuran Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam medium NPSi pada penelitian ini adalah panjang ±8,8
mikron dan lebar ± 5 mikron, sehingga dapat menggunakan filter keramik yang mempunyai ukuran pori 0,3 mikron.
Pada umumnya mikroalga jenis diatom memerlukan mineral-mineral seperti Nitrogen N, Pospor P, Carbon C, Si, Magnesium Mg, Sulfur S
untuk pertumbuhannya, selain vitamin dan trace element lainnya seperti cobalt, zink, borron, mangan. Unsur kimia tersebut dapat diperoleh dari lingkungannya
atau ditambahkan ke dalam medium pertumbuhannya. Pada penelitian ini unsur hara dipenuhi dengan penambahan urea sebagai sumber N , TSP sebagai
sumber P dan natrium silika sebagai sumber Si, vitamin B1, biotin dan B12, serta trace element
yang meliputi CuSO
4
5H
2
O, ZnSO
4
7H
2
O, NaMoO
4
2H
2
O, NH
4
6Mo
7
O
24
4H
2
O, CoCl
2
6H
2
O, MnCl
2
4H
2
O. Pengeringan Chaetoceros gracilis dilakukan menggunakan freeze dryer
dengan tujuan agar sel menjadi kering sehingga permukaan sel mikroalga menjadi lebih besar dan mempermudah proses penetrasian pelarut, sehingga
proses penarikan komponen aktif lebih mudah terjadi. Pengeringan dengan menggunakan freeze dryer menguntungkan karena tidak merusak komponen
aktif yang dikandung bahan. Beberapa jenis komponen aktif merupakan bahan yang mudah rusak oleh pemanasan, sehingga proses pemisahannya tidak boleh
dilakukan pada suhu yang terlalu tinggi. Biomasa sel kering yang dihasilkan berwarna hijau kecoklatan, karena mengandung klorofil dan karoten. Hal ini
sesuai dengan laporan Isnansetyo dan Kurniastuty 1995 yang menyatakan bahwa pigmen kuning merupakan pigmen yang mendominasi sel Chaetoceros
dan juga mengandung pigmen fukosantin Round et al. 1996. Chaetoceros berwarna kuning kecoklatan karena kandungan pigmen karotennya Borowitzka
1988. Biomasa Chaetoceros gracilis yang diperoleh disajikan pada Gambar 7.
Rendemen biomasa Chaetoceros gracilis 0,16 gL ini rendah. Hal ini diduga karena selama kultivasi mikroalga tidak dilakukan penambahan CO
2
. Sumber CO
2
yang digunakan untuk pertumbuhan mikroalga pada penelitian ini hanya berasal dari udara melalui aerasi. Chaetoceros gracilis yang ditumbuhkan dalam
medium Guillard juga menghasilkan rendemen biomasa 0,16 gL. Artinya Chaetoceros gracilis
yang ditumbuhkan dalam medium NPSi menghasilkan rendemen yang sama dengan yang ditumbuhkan dalam medium Guillard,
dimana selama kultivasi keduanya tidak ditambahkan CO
2
. Hal ini didukung oleh hasil penelitian Pacheco-Vega 2009 yang menunjukkan bahwa kepadatan dari
Chaetoceros muelleri Limmermann Grown yang ditumbuhkan dalam medium
pupuk cair yang mengandung urea, NH4NO4, HPO4 dan silika mempunyai kepadatan sel yang tidak berbeda nyata dengan yang ditumbuhkan dalam
medium f2. Berdasarkan hal ini dapat dikatakan bahwa untuk menumbuhkan Chaetoceros
dapat digunakan medium dengan sumber N yang berbeda-beda.
Gambar 7 Biomasa Chaetoceros gracilis kering
4.4 Kesimpulan
