Sampling Ganggang Mikro di Kolam Kanal

62 Laju pertumbuhan Crucigenia quadrata ICBB 9111, Scenedesmus bijuga ICBB 9112, Chlorella vulgaris ICBB 9114 dan Chlorella vulgaris PLB 6354 di kolam kanal selalu dipantau untuk mengetahui tingkat adaptasi terhadap lingkungan habitatnya. Laju pertumbuhan di kolam kanal jauh lebih cepat dibandingkan pada saaat kultur di laboratorim, perbedaan ini disebabkan antara lain CO 2 dan intensitas cahaya. CO 2 sebagai sumber karbon utama bagi proses fotosintesis ganggang mikro cukup tersedia sehingga proses metabolisme dapat berlangsung cepat dan kerapatan sel meningkat. Ganggang mikro mampu memanfaatkan CO 2 dari atmosfer Sydney et al. 2010; dan akan mengubah CO 2 menjadi biomassa Tang et al. 2010 Cahaya memiliki pengaruh yang besar terhadap komposisi kimia ganggang mikro pada saat fotosintesis. Umumnya penurunan intensitas cahaya akan meningkatkan klorofil a dan pigmen yang lain klorofil b, klorofil c, fikobilliprotein, dan karotenoid sedangkan intensitas cahaya yang tinggi akan menurunkan klorofil a dan pigmen yang lain Richmond 2004. Kombinasi nutrien pada media MBM kombinasi adalah penambahan pupuk TSP. Chen et al. 2010 menambahkan energi matahari memiliki spektrum energi cahaya dengan jumlah besar dan penggunaan filter ultra violet akan membantu dalam penyerapan panjang gelombang yang sesuai, sehingga pertumbuhan sel ganggang mikro tinggi dan target produksi tercapai. Jumlah energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan biomassa ganggang mikro sebesar 468 kJmol Walker 2009. Produksi biomassa kering ganggang mikro skala lapang disajikan pada Tabel 13. Tabel 13. Produktivitas biomassa dan kandungan karbohidrat isolat dalam kultivasi di kolam kanal dengan media MBM kombinasi Isolat Volume kolam kanal L Lama kultivasi hari Total biomassa kering g Produktivitas g- biomassa keringLhari Karbohidrat berat kering ICBB 9111 95 28 80,3947 0,038 42,27 ICBB 9112 100 45 158,7069 0,035 21,30 ICBB 9114 100 54 101,3850 0,019 16,66 PLB 6354 100 54 95,4182 0,018 17,22 Confidential 63 Media MBM kombinasi pada kolam kanal mampu mengahasilkan kerapatan optik OD = 2, yaitu Chlorella vulgaris PLB 6354 dan yang mampu menghasilkan panen paling banyak Crucigenia quadrata ICBB 9112 sampai 45 hari, dengan total hasil panen : 138,6489 g. Suhu ganggang mikro pada kolam kanal berkisar 30 – 35 o C dan volume tetap dijaga sedemikian rupa seperti awal kultivasi dengan cara menambah air untuk memanfaatkan nutrien yang ada. Sampling ganggang mikro Crucigenia quadrata ICBB 9111 di kolam kanal dengan volume 95L dan dilakukan pemanenan pertama setelah lima hari menghasilkan biomassa kering 8,7186 g dengan OD = 0,62 Pemanfaatan media yang digunakan di kolam kanal selama 28 hari dengan total biomassa kering yang dihasilkan sebanyak 80,3947 g. Penanaman ganggang mikro Scenedesmus bijuga ICBB 9112 di kolam kanal dengan volume 100 L dan dilakukan pemanenan pertama setelah lima hari pananaman menghasilkan biomassa kering biomasaa kering 3,3145 g dalam 10 L dengan OD= 0,672 dan panen yang dihasilkan setelah dua belas hari penanaman OD yang dicapai 1,433 dalam 100 L menghasilkan biomassa kering sebanyak 30,1546 g. Pemanfaatan media yang digunakan di kolam kanal selam 50 hari dengan total biomassa kering yang dihasilkan sebanyak 139,6489g. Ganggang mikro Chlorella vulgaris ICBB 9114 setelah sembilan hari penanaman OD yang dicapai 1,412 dan Ganggang mikro Chlorella vulgaris Scenedesmus bijug PLB 6354 setelah empat belas hari penanaman OD yang dicapai 1,211. Lamanya hasil pemanenan biomassa kering tidak sama. Ganggang mikro Crucigenia quadrata 9111 pemanenan selama 28 hari dan biomassa kering yang dihasilkan 80,48 g. Ganggang mikro Scenedesmus bijuga 9112 pemanenan selama 47 hari dan biomassa kering yang dihasilkan 139,70 g . Ganggang mikro Chlorella vulgaris 9114 pemanenan selama 54 hari dan biomassa kering yang dihasilkan 101,46 g . Ganggang mikro Chlorella vulgaris PLB 6354 pemanenan selama 54 hari dan biomassa kering yang dihasilkan 101,46 g . Pada Tabel 13 produksi biomassa tertinggi Scenedesmus bijuga ICBB 9112, hal ini dikarenakan kemampuan ganggang mikro dalam memanfaatkan hara pada kultur biakannya Becker, 1984 dan energi untuk menjalankan fotosintesis Kersey dan Munger 2009. Tingginya produksi biomassa ganggang mikro Confidential 64 merupakan kemampuan ganggang mikro untuk memproduksi komposisi kimia selnya berupa karbohidrat, protein dan lipid dapat diketahui. Keberhasilan teknik kultur bergantung pada kesesuaian antara jenis ganggang mikro yang dibudidayakan dan beberapa faktor lingkungan seperti cahaya, suhu maupun pH Kersey dan Munger 2009. Pola pemanenan ganggang mikro pada penelitian ini dilakukan secara gravitasi dengan memakai kain saring ukuran 200 mesh. Hasil pemanenan pada pada saat OD ≥ 1 lebih maksimal dibanding dengan OD ≤ 0,5. Ganggang mikro Chlorella vulgaris PLB 6354 pada saat pananaman di kolam kanal hari 0 OD = 0,020 hari ke 8 di kolam kanal OD yang dicapai 0,660 dalam 5 liter menghasilkan 1,7282 g bobot kering lama pengeringan secara alami selama 2 hari. Hasil panen pada OD = 2 pada hari ke 14 hasil panen dalam 50L menghasilkan 32,6206 g. Karbohidrat tertinggi Crucigenia Quadrata ICBB 9111, karena terjadinya proses akumulasi karbohidrat terutama pada dinding sel sebagai respon terhadap kondisi lingkungan serta indikasi tingginya proses fotosintesis di kolam kanal. Karbohidrat yang terkandung dalam biomassa ganggang mikro dapat diproses menjadi etanol. Pada ganggang mikro air tawar ini kandungan glukosa juga meningkat sebagai reaksi terhadap kenaikan tekanan osmotik medium. Dengan demikian dapat disimpulkan Crucigenia quadrata ICBB 9111 memberikan respons yang cepat untuk menyerap unsur hara yang ada pada media, dimana TSP yang mengandung unsur phosphat dan sulfur yang tinggi memacu pembentukan protein yang lebih tinggi dibanding Scenedesmus bijuga ICBB 9112, Chlorella vulgaris ICBB 9114 dan Chlorella vulgaris PLB 6354, hal ini dikarenakan kemampuan ganggang mikro dalam memanfaatkan hara pada kultur biakannya Becker, 1984 dan energi untuk menjalankan fotosintesis Kersey dan Munger, 2009. Kekurangan unsur P akan menurunkan protein, klorofil –a, RNA dan DNA serta meningkatkan kadar karbohidrat Richmond 1990. Hasil analisa proksimat karbohidrat Crucigenia quadrata ICBB 9111 yang tinggi 42,27 dikarenakan terjadinya proses akumulasi karbohidrat terutama pada dinding sel sebagai respon terhadap kondisi lingkungan Richmond 1988 serta indikasi tingginya proses fotosintesis pada skala lapang. Confidential 65

4.6. Proses Hidrolisis

Proses hidrolisis dilakukan dengan tujuan untuk menyediakan glukosa yang akan dipergunakan sebagai substrat S. cerevisiae dalam proses fermentasi. hidrolisis adalah memutuskan rantai polimer bahan menjadi unit-unit monomer yang lebih sederhana. Pemutusan rantai polimer pada penelitian ini secara enzimatis. Keuntungan hidrolisis enzimatis akan memutus rantai polimer secara spesifik pada percabangan tertentu. Menghasilkan produk yang lebih spesifik sesuai dengan yang diinginkan, kondisi proses dapat dikontrol dan lebih sedikit menghasilkan produk samping. Proses hidrolisis secara enzimatik meliputi proses likuifikasi dan sakarifikasi. Enzim α amilase termamyl yang digunakan pada likuifikasi dari PT. Puncak Gunung Mas PGM yang dapat bekerja sampai suhu 110 o C serta mempunyai kisaran pH 6 – 6,4. Karakteristik enzim α amilase Termamyl pada proses likuifikasi pada penelitian ini menggunakan suhu 95 o C Akyuni 2004 Ukuran biomassa ganggang mikro pada penelitian ini 35 mesh karena menurut Zhongli et al.2007, partikel dengan ukuran 10-20 mesh terlalu besar untuk dijadikan suatu slurry karena akan mengakibatkan kontak yang lemah antara partikel dengan air dan pori diantara partikel-partikel mudah dilihat sehingga akan susah dihidrolisis oleh enzim. Partikel dengan ukuran 20-40 mesh memiliki penyerapan air dan thickness swelling yang konsisten menghasilkan sifat mekanis dan fisik terhadap perlakuan pemanasan. Nilai pH proses likuifikasi pada penelitian ini sesuai keaktifan dan kestabilan enzim α amilase termamyl produksi PT. PGM yaitu 6. Termamyl lebih stabil pada pH 6,5 daripada pH 6, namun pH yang tinggi akan menghasilkan produk sampingan berupa maltosa Olsen 1995. Dalam rangka mendapatkan nilai pH 6 pada proses likuifikasi ini, ditambahkan H 2 SO 4 karena nilai pH slurry biomassa ganggang mikro 7,5. Slurry 5 bv yang dikenai panas dengan pH 6 ditambahkan enzim α amilase termamyl 600 U merupakan titik batas kejenuhan enzim dengan substratnya Choi et al . 2012. Uji aktivitas enzim α amilase PT. PGM digunakan baik pada likuifikasi 6,74 x 10 2 Uml Akyuni 2004 pada pH 6 dan suhu 95 o C Confidential 66 Sitanggang 2011. Apabila suhu telah mencapai 95 o C dan pH 6 dilakukan pemanasan selama 30 menit, untuk mengubah slurry menjadi gel dan mempermudah kerja enzim α amilase dalam memecah ikatan α-1,4 glikosida dan menurunkan viskositas larutan. Pada proses likuifikasi tidak dilakukan pengujian total gula dan gula pereduksi. Perlakuan pendahuluan pemanasan terjadi gelatinisasi menandakan rusaknya struktur pati dan larutnya pati pada air sehingga memudahkan enzim masuk dan menghidrolisis. Masih adanya air pada slurry setelah pemanasan juga terkait dengan memudahkan kinerja enzim. Ketersediaan air pada campuran yang telah tergelatinisasi menunjukkan pemanasan berlangsung di bawah suhu 110 °C. Di atas suhu tersebut, pasta mengalami kehilangan air hingga terjadi pemekatan Safitri et al. 2009. Waktu pemanasan yang terlalu singkat juga menyebabkan kurangnya absorbsi air sehingga proses gelatinisasi berlangsung tidak sempurna. Proses pencoklatan atau browning terjadi saat likuifikasi akibat suhu optimum enzim α-amilase yang tinggi 95 °C. Hal ini juga menghambat kinerja enzim dalam menghidrolisis substrat. Setelah dilakukan pemanasan 30 menit, dilakukan proses sakarifikasi dimulai dengan penambahan enzim amiloglukosidase AMG 30 U dengan menurunkan suhu 60 o C dan pH diatur 4,5. Uji aktivitas enzim AMG digunakan baik pada sakarifikasi 145 UmL Derosya 2010 pada suhu optimum 60 o C dan pH optimum 4,5 Akyuni, 2004. Pada proses sakarifikasi hidrolisat dimasukkan ke dalam waterbath shaker selama 48 jam dengan suhu 60 o C pada 120 rpm. Enzim AMG mengkonversi komponen maltosa menjadi glukosa dan memutus ikatan α-1,6 pada dekstrin. Volume filtrat dari proses hidrolisis rata-rata berkurang 25 dan mempunyai pH 7 - 8, hal ini menunjukkan jumlah total padatan gula terlarut dalam filtrat semakin meningkat. Enzim yang bekerja pada proses tersebut menaikkan angka pH. Efektivitas kerja konsorsium enzim dalam menghidrolisis substrat dapat dilihat pada total gula yang dihasilkan semakin naik setelah sakarifikasi Tabel 14 Confidential