Tea

MAKARA, SAINS, VOL. 9, NO. 1, APRIL 2005: 1-6

PERTUMBUHAN Chlorella spp. DALAM MEDIUMEKSTRAK TAUGE (MET) DENGAN VARIASI pH AWAL

Nining Betawati Prihantini, Berta Putri, dan Ratna Yuniati

Departemen Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstrak

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh derajat keasaman (pH) awal Medium Ekstrak Tauge (MET) terhadapkerapatan sel mikroalga marga Chiarella Beijerinck pada saat peak. Penelitian bersifat eksperimental denganmenggunakan rancangan acak lengkap yang terdiri atas 5 perlakuan, yaitu nilai pH awal media 5, 6, 7, 8, dan 9.Kerapatan sel tertinggi (5.677.625 sellml) pada saat peak terjadi dalam media perlakuan pH awal 7. Kerapatan selterendah (3.374.100 sellml) pada saat peak terjadi dalam media perlakuan pH awal 5. Hasil uji Anova (pada p>0,05)menunjukkan adanya pengaruh pH awal media perlakuan yang berbeda terhadap kerapatan sel Chiarella (sellml) saatpeak. Hasil uji perbandingan berganda terhadap kerapatan sel Chiarella saat peak menunjukkan adanya perbedaannyata (p>0,05) pada setiap media perlakuan, kecuali antar media perlakuan pH awal 8 dengan pH awal 9.

Abstract

The Growth of Chlorella spp. in Tauge Extract Medium (TEM) with Various Initial pH. Research on the effect oftauge extract medium initial pH value on Chiarella Beijerinck cell densities at peak condition had been done. Theresearch was an experimental study with complete random design with 5 treatments (tauge extract medium with initialpH 5,6,7,8, and 9). At peak condition the highest cell density (5.677.625 sellml) was occured in medium with initial pH7 and the lowest (3.374.100 sel/ml) in medium with initial pH 5. Anova test shown that there was an effect(p value>0,05) of tauge extract medium initial pH value on Chiarella cell densities (ceillml) at peak condition.Multiple comparison test showed that mean of cell numbers of Chiarella differed among treatments (p value>0,05)except between media with initial pH 8 and 9.

Keywards: Chiarella, cell densities, tauge extract medium, peak, medium initial pH

1. Pendahuluan

Mikroalga Chiarella memiliki potensi sebagai pakanalami, pakan temak, sup lemen, penghasil komponenbioaktif bahan farmasi dan kedokteran. Hal tersebutdisebabkan Chiarella mengandung berbagai nutrienseperti protein, karbohidrat, asam lemak tak jenuh,vitamin, klorofil, enzim, serat yang tinggi [1,2). Selainitu, Chiarella merupakan mikroalga kosmopolit yangsebagian besar hidup di lingkungan akuatik baikperairan tawar, laut maupun payau, juga ditemukan ditanah dan di tempat lembab [3]. Menurut Sachlan [4],sel Chiarella memiliki tingkat reproduksi yang tinggi,setiap sel Chiarella mampu berkembang menjadi10.000 sel dalam waktu 24 jam.

Pemanfaatan Chiarella dilakukan menggunakan teknikkultur. Keberhasilan teknik kultur bergantung padakesesuaian antara jenis mikroalga yang dibudidayakandan beberapa faktor lingkungan, salah satu hal yang

1

perlu diperhatikan adalah faktor derajat keasaman (pH)agar metabolisme sel mikroalga tidak mengganggu[5,6]. Derajat keasaman (pH) media menentukankelarutan dan ketersediaan ion mineral sehinggamempengaruhi penyerapan nutrien oleh sel. Perubahannilai pH yang drastis dapat mempengaruhi kerja enzimserta dapat menghambat proses fotosintesis danpertumbuhan beberapa mikroalga [7].

Ekstrak Tauge merupakan salah satu sumber mediaalami yang dapat digunakan untuk media pertumbuhanmikroalga. Media terse but mengandung unsur makrodan mikro, vitamin, mineral serta asam amino yangdibutuhkan bagi pertumbuhan mikroalga [8,9]. KisaranpH media kultur yang sesuai bagi Chiarella bergantungpada jenis media. Pada tahun 1955, Nielsen [10]menyatakan bahwa pH yang sesuai untuk pertumbuhanChiarella berkisar antara 4,5-9,3. Oleh karena itu,dilakukan pene1itian dengan tujuan untuk mengetahuipengaruh nilai pH awal Medium Ekstrak Tauge (MET)

http://www.univpancasila.ac.id 7/31

mailto:[email protected]

2 MAKARA, SAINS, VOL. 9, NO. 1, APRIL 2005: 1-6

terhadap kerapatan sel mikroalga Chlorella Beijerinckpada saat peak.

2. Metode Penelitian

Sampel Chlorella yang digunakan dalam penelitianberasal dari koleksi Laboratorium TaksonomiTumbuhan Departemen Biologi FMIPA-UI yangmerupakan hasil isolasi dari tanah di Depok. Penelitiandilakukan di Ruang Kultur Alga, Departemen BiologiFMIPA VI dengan kondisi rak kultur, yaitu suhu 25 -27° C, kelembapan 75 - 80 %, dan intensitas cahaya1260 - 3600 lux. Penelitian yang dilakukan bersifateksperimental dengan menggunakan rancangan acaklengkap (Complete Random Design) yang terdiri ataslima perlakuan. Media yang digunakan adalah MediumBasal Bold (MBB) [11] sebagai media kultur awal(starter) dan Medium Ekstrak Tauge (MET) dengannilai pH 5, 6, 7, 8, dan 9 sebagai media perlakuan.

Pembuatan Medium Ekstrak Tauge (MET) diawalidengan pembuatan larutan stok MET (b/v) yaitu 100gram tauge direbus dalam 500 ml akuabides yangmendidih selama 1 jam. Medium Ekstrak Tauge dibuatdengan cara melarutkan ekstrak tauge ke dalamakuabides dengan masing-masing konsentrasi 4% (v/v).Pengaturan pH dilakukan dengan cara menambahkanlarutan HCI 1% dan KOH 1% ke dalam mediaperlakuan, masing-masing perlakuan digunakan 60 mlmedium dalam erlenmeyer. Setelah proses pengaturannilai pH media dilanjutkan dengan pengukuran kembalinilai pH.

Pemumian kultur Chlorella dilakukan dengan metodepengenceran secara bertingkat. Setelah didapatkankultur Chlorella mumi dilanjutkan dengan pembuatankultur awal (starter) dan sinkronisasi kultur [12].Sebanyak 100 ml kultur Chlorella berumur 30 haridiinokulasikan ke dalam 200 ml MBB kemudian kulturdiinkubasi dalam rak kultur dengan fotoperiodisitas 9jam terang dan 15 jam gelap selama 4 hari sehinggadidapatkan kultur Chlorella dalam keadaan seragam(autospora ).

Sebanyak 10 ml kultur Chlorella disentrifugasi selama15 menit dengan kecepatan 2200 rpm. Endapan selChlorella diinokulasikan ke dalam masing-masing 60mI media perlakuan, jumlah sel yang digunakan sebagaiinokulum berkisar 2 x 106 seVmI. Labu kultur secaraacak diletakkan ke dalam rak kultur denganpencahayaan 2 buah lampu TL 36 watt (intensitascahaya 1000-4000 lux) dan fotoperiodisitas 14 jamterang dan 10 jam gelap.

Penghitungan jumlah sel dilakukan secara berkala setiap24 jam sekali dan mulai hari ke-O (to) hingga hari ke-15(t'5)' Penghitungan jumlah sel dilakukan di bawahmikroskop cahaya menggunakan kamar hitung

Improved Neubauer. Data jumlah sel yang didapatselanjutnya digunakan untuk menghitung kerapatan sel.Kerapatan sel dalam 1 mI sampel dihitung denganrumus k = n x p x 2500, dengan k = kerapatan selChlorella (seVmI), n = jumlah total sel Chlorella padakeempat kotak kamar hitung, dan p adalah tingkatpengenceran yang digunakan [13]. Nilai pH setiapperlakuan diukur setiap 24 jam sekali pada saat sebelumdilakukan penghitungan jumlah sel Chlorella.Pengukuran kondisi lingkungan ruang kultur meliputisuhu ruang (oq, kelembapan ruang kultur (%), danintensitas cahaya (lux). Data kerapatan sel dari kelimamedia perlakuan saat peak dianalisis menggunakan ujiAnova satu faktor dan uji perbandingan berganda dariprogram komputer Statistical Product and ServiceSolutions (SPSS) 10.0 [14].

3. Hasil dan Pembahasan

Hasil uji Anova satu faktor (a = 0,05) terhadapkerapatan sel saat peak menunjukkan adanya pengaruhperbedaan pH awal media perlakuan terhadap kerapatansel Chlorella pada saat peak. Uji perbandingan berganda(LSD) berdasarkan SPSS 10.0 menunjukkan adanyaperbedaan yang nyata (p>0,05) antara media perlakuanpH awal 5 dengan pH awal 6, 7, 8, dan 9, mediaperlakuan pH awal 6 dengan pH awal 7,8,9, juga padamedia perlakuan pH awal 7 dengan pH awal 8, dan 9.Hasil uji perbandingan berganda tidak menunjukkanperbedaan antara media perlakuan pH awal 8 dengan 9.Perbedaan kerapatan sel tertinggi saat peak pada setiapmedia perlakuan menunjukkan perbedaan kemampuansel Chlorella dalam menyerap nutrien dan beradaptasiterhadap pH media perlakuan.

Selama masa inkubasi (15 hari) terjadi perubahan wamapada seluruh media perlakuan yang semula berwamahijau kekuningan berubah menjadi hijau zamrud sepertidiperlihatkan pada Gambar 1. Wama hijau dari kelimaperlakuan media perlakuan relatif sarna. Perubahanwama kultur juga diikuti dengan peningkatan kerapatansel (Gambar 2). Peningkatan kerapatan sel Chlorellapada kelima media perlakuan menandakan terjadinyapemanfaatan nutrien yang terkandung dalam MET olehsel-sel Chlorella. Nilai pH media perlakuan yangdigunakan pH (5-9) diduga merupakan pH optimum selChlorella isolat Depok, sehingga pH tersebut sesuaiuntuk penyerapan nutrien oleh sel dan kelangsunganaktivitas enzim yang optimum [15].

Rerata kerapatan sel tertinggi pada saat peak dicapai sel-sel dalam media perlakuan dengan pH awal 7(Gambar 3). Media perlakuan tersebut merupakan METtanpa pengaturan nilai pH. Kerapatan sel Chlorellatertinggi yang dicapai pada media perlakuan pH awal 7karena nilai pH tersebut sangat mendukungpertumbuhan Chlorella. Penelitian Wong dan Lay [16]juga menunjukkan bahwa Chlorella pyrenoidosa yang


MAKARA, SAINS, VOL. 9, NO. 1, APRIL 2005: 1-6 3

ditumbuhkan dalam medium Bristol dengan pH 7merniliki kerapatan sel yang lebih tinggi daripada mediadengan pH 6,4. Pada lingkungan netral, COz beradadalam bentuk bebas sehingga dapat berdifusi denganmudah ke dalam sel mikroalga [5]. Hal tersebutmenyebabkan COz sebagai sumber karbon utama bagiproses fotosintesis rnikroalga cukup tersedia sehinggaproses metabolisme dapat berlangsung cepat dankerapatan sel meningkat.

Rerata kerapatan sel terendah terjadi pada mediaperlakuan pH awal 5. Hal tersebut kemungkinandisebabkan pH awal yang asam menyebabkanterganggunya proses metabolisme sel. Pada awalinokulasi, kondisi media yang asam menyebabkankemampuan sel menyerap nutrien tidak optimalsehingga mempengaruhi proses pertumbuhanselanjutnya.

Jenis karbon anorganik yang paling banyak terdapatpada media asam (pH 4-5) adalah asam karbonat(HzCOJ) [17,18]. Asam karbonat pada kisaran pHtersebut umumnya berada dalam bentuk senyawa yangsangat mudah masuk ke dalam sel sehingga membuatpH internal sel menjadi asam [19]. Proses biokirniadalam sel Chlorella berlangsung pada pH internal selyang netral (pH 7,15). Kondisi pH asam mengakibatkanproses biokirnia sel terganggu sehingga mempengaruhipertumbuhan sel [20]. Hal tersebut diduga merupakanpenyebab rendahnya kerapatan sel pada mediaperlakuan pH awa15.

Beberapa penelitian yang lain memperlihatkan bahwapH mempengaruhi konsentrasi dan mobilitas logamberat dalam sel Chlorella [16,21]. Salah satu logamberat tersebut adalah tembaga (Cu). Kelarutan Cumeningkat pada media yang asam, Cu terserap oleh seldalam jurnlah banyak, akibatnya Cu dalam sel Chlorellamenjadi toksik. Hal tersebut diduga sebagai faktor yangjuga menyebabkan kerapatan sel pada media perlakuanpH awal 5 menjadi rendah.

Kerapatan sel saat peak dalam media perlakuan pH awal8 dan 9 lebih rendah dibandingkan kerapatan sel mediaperlakuan pH awal 7. Hal tersebut terjadi karena padamedia basa, enzim yang berperan untuk membentukamonium (sumber nitrogen) untuk metabolismernikroalga tidak dapat bekerja sehingga prosesmetabolisme sel terganggu dan kerapatan sel menjadirendah [18].

Secara umum sejak pengamatan hari ke-l hingga harike-9 seluruh media perlakuan mengalarni peningkatanpH (Gambar 4). Hal tersebut kemungkinan disebabkanadanya aktivitas fotosintesis rnikroalga. Pada saatfotosintesis, COz bebas merupakan jenis karbonanorganik utama yang digunakan rnikroalga. Mikroalgajuga dapat menggunakan ion karbonat(Cot) dan ion bikarbonat (HCOJ') [17]. PenyerapanCOz bebas dan bikarbonat oleh rnikroalga menyebabkanpenurunan konsentrasi COz terlarut dan mengakibatkanpeningkatan nilai pH [22].

Peningkatan nilai pH pada media perlakuan pH awal 5,6, dan 7 juga dapat disebabkan terjadinya penguraianprotein dan persenyawaan nitrogen lain. Amonium(NH4 +), nitrat (NOJ'), dan nitrit (NOz') merupakanbentuk senyawa nitrogen organik yang telah mengalarnipenguraian [23]. Pada umumnya, senyawa nitrogenyang digunakan dalam metabolisme sel rnikroalgaberupa amonium. Amonium dihasilkan melalui prosesdisosiasi amonium hidroksida. Amonium hidroksidamerupakan amonia yang terlarut dalam air. MenurutGoldman dan Home [17], reaksi pembentukan amoniumadalah sebagai berikut: NHJ + HzO B NH40H BNH/ + OH-. Bila reaksi di atas bergerak ke kanan makakonsentrasi amonium di dalam media akan meningkatdan pH media menjadi basa.

Seluruh media perlakuan pada pengamatan hari ke-l0hingga hari ke-15 tidak lagi mengalarni peningkatannilai pH (Gambar 3). Pada pengamatan hari ke-9 nilaipH media perlakuan pH awal 5 meningkat menjadi 6,5,

A B c

Keterangan: A: Hari ke-OB: Hari ke-7C: Hari ke-14

Gambar 1. Kultur mikroalga marga Chlorella dalam Medium Ekstrak Tauge (MET) dengan nllai pH awal berbeda



::::::- 7

:S 6.8 -+-pH 541

'"'-" 6.6'ii'" -pH6= 6.4C!l-C!l 6.2c.E

6 -+-pH 741.:a:C!l 5.8-C!l...

~pH841 5.6...C!l

E 5.4-'1: 5.2 -+-pH 9C!l~0

5..:l0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Waktu (t) hari

Gambar 2. Grafik logaritma rerata kerapatan sel mikroalga marga Chlorella dalam Medium EkstrakTauge (MET) dengan nilai pH awal berbeda.

60000004757300=- 5000000:S

41

'"'-" 4000000'ii'"cC!l- 3000000C!lc.C!l...~ 2000000C!l-f~ 1000000

0pH 5 pH6 pH 7 pH 8 pH9

Perlakuan

Gambar 4. Diagram batang rerata kerapatan sel mikroaliga marga Chlorella pad a saat peak dalamMedium Ekstrak Tauge (MET) dengan nilai pH awal berbeda

perlakuan pH awal 6 dan 7 meningkat menjadi 8,5, danperlakuan pH awal 8 meningkat menjadi 9, sedangkanpada perlakuan pH awal 9 meningkat menjadi 9,5.Menurut Cole [24], pH yang tidak dapat meningkat lagidisebabkan adanya sistem buffer alami berupa gas CO2terlarut yang terdapat dalam media kultur; Gas CO2

terlarut yang terdapat dalam media akan menjadi asamkarbonat yang akan terurai menjadi ion-ion karbonatdan ion bikarbonat. Reaksi kesetimbangan antara CO2terlarut, asam karbonat, ion bikarbonat, dan ionkarbonat akan menyebabkan nilai pH bergeser padakisaran 6-9 dan tidak meningkat lagi [22].


MAKARA, SAINS, VOL. 9, NO. 1, APRIL 2005: 1-6

10 10 108 8 8

X 6 X 6 X 6Q, 4 Q,4

2 2Q, 4

20 0 00 3 6 9 12 15 0 3 6 9 12 15 0 3 6 9 12 15

waktu (harl) waktu (harl) waktu(harl)

A B C

4

108

i :2oo 3 6 9 12 15

waktu(harl)

108

X 6Q,4

2oo 3 6 9 12 15

waktu (hari)

D EKeterangan: A: pH awal 5

B: pH awa16C: pH awa17D: pH awa18E: H awa19

Gambar 4. Grafik nilai pH media perlakuan selama 15 hari pengamatan

Kurva pertumbuhan (Gambar 2) Chlorella selama 15hari pengamatan menunjukkan bahwa sel Chlorellatidak mengalarni fase adaptasi. Fase adaptasikemungkinan terjadi sangat singkat yaitu sebelum 24jam (pengamatan hari ke-l).

Menurut Fogg dan Thake [25], salah satu faktor yangmenentukan lamanya fase adaptasi adalah umur kulturyang digunakan sebagai inokulum. Fase adaptasi akanmenjadi lebih singkat atau bahkan tidak terlihat apabilasel-sel yang diinokulasikan berasal dari kultur yangberada dalam fase eksponensial. Fase adaptasi tidakterlihat secara jelas pada semua media perlakuankemungkinan juga disebabkan sel-sel yangdiinokulasikan cepat beradaptasi terhadap media kulturyang baru, mampu tumbuh dan membelah dengan cepat.

Sel-sel pada kelima media perlakuan tidak mencapaiwaktu peak pada saat yang sarna. Media perlakuan pHawal 5 mencapai peak pada hari ke-9, media perlakuanpH awal 6,7,8, mencapai peak pada hari ke-IO,sedangkan media perlakuan pH awal 9 mencapai peakpada hari ke-ll. Waktu pencapaian peak yang berbeda-

beda disebabkan perbedaan nilai pH awal dari masing-masing media perlakuan.

Setelah mencapai peak, jumlah sel Chlorella cenderungtetap yang menandakan kultur mulai memasuki fasestasioner. Lamanya fase stasioner dari kelima mediaperlakuan berkisar dari hari ke-l0 sampai 14. Fasestasioner terjadi karena nutrien dalam media sudahsangat berkurang sehingga tidak mencukupi untukpertumbuhan dan pembelahan sel.

Setelah fase stasioner kerapatan sel mengalamipenurunan yang menandakan kultur telah memasukifase kematian. Pada penelitian, penurunan kerapatan seltidak terjadi secara signifikan. Hal tersebutmenunjukkan bahwa kandungan nutrien dalam mediamasih mendukung sel untuk bertahan hidup. Penurunankerapatan sel juga disebabkan karena intensitas cahayayang dapat ditangkap oleh sel dalam kultur berkurangakibat populasi sel yang semakin padat. Bila cahayayang ditangkap oleh Chlorella berkurang maka lajufotosintesis berjalan lambat, sehingga mengakibatkanpertumbuhan sel menurun.



4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwanilai derajat keasaman (pH) awal MET berpengaruhterhadap kerapatan sel Chlorella pada saat peak.Kerapatan sel tertinggi (5.677.625 sel/ml) saat peakadalah pada MET dengan pH awal 7 yang dicapai padapengamatan hari ke-10, sedangkan kerapatan selterendah (3.374.100 sel/ml) diperoleh pada METdengan pH awal 5 pada pengamatan hari ke-9. Derajatkeasaman (pH) awal 7 sebaiknya digunakan dalamaplikasi selanjutnya yang menggunakan MediumEkstrak Tauge (MET).

Daftar Acuan

[1] S. Wirosaputro, Chlorella: Makanan KesehatanGlobal Buku I, Gadjah Mada University Press,Yogyakarta, 1998.

[2] D. Steenblock, Chlorella: Makanan Sehat Alamiterjemahan, Muhilal dan U. L. Siagian, PTGramedia Pustaka Utama, Jakarta, 2000.

[3] B.R. Vashishta, Botany Part I: Algae, 8th ed., S.Chand & Company Ltd., New Delhi, 1999.

[4] M. Sachlan, Planktonologi, Fakultas Petemakandan Perikanan Universitas Diponegoro, Semarang,1982.

[5] C.S. Reynolds, The Ecology of FreshwaterPhytoplankton, Cambridge University Press,Cambridge, 1984.

[6] T. Chrismadha, Nofdianto, Rosidah, Y. Mardianti,Prosiding Hasil Penelitian dan PengembanganLimnologi, Pusat Penelitian dan PengembanganLimnologi LIPI, Cibinong, 1998, p.350.

[7] D.S. Anderson, R. Davis, M.S. Ford, Journal ofPhycology 29 (1993) 264.

[8] AE. Richmond, CFC Critical Review 10

Biotechnology 4 (1986) 368.[9] Danish Institute for Food And Veterinary

Research, Danish Food Composition,http://joodcomp.dklfcdb.det, 2004.

[10] M. Gibbs, In: R.A. Lewin (Ed.), Physiology andBiochemistry of Algae, Academic Press, NewYork, 1962, p.61.

[11] H.W. Nichols, In: J.R Stein (Ed.), Handbook ofPhysiological Methods, Culture Methods &Growth Measurement, Cambridge University Pres,Cambridge, 1973, p.7.

[12] H. Lorenzen, In: E. Zeuthen (Ed.), Synchrony inCell Division and Growth, John Wiley & Sons,Inc., New York, 1964, p.571.

[13] E.!. Adil, Penuntun Praktikum Fisiologi Hewan,Jurusan Biologi FMIPA-UI, Depok, 2001, p.57.

[14] S. Santoso, SPSS versi 10: Mengolah DataStatistik Secara Profesional, PT Elex MediaKomputindo Gramedia, Jakarta, 2000.

[15] E. W. Becker, Microalgae: Biotechnology andMicrobiology, Cambridge University Press,Cambridge, 1994.

[16] M. H. Wong, C. C. Lay, Enviromental PollutionSeri A 23 (1980) 247.

[17] C.R. Goldman, A J. Home, Limnology, McGraw-Hill, Inc., Auckland, 1983.

[18] L.E. Graham, L.W. Wilcox, Algae, Prentice Hall,Inc., New Jersey, 2000.

[19] AC. Giese, Cell Physiology, 4th ed., SaundersCompany, Philadelphia, 1973.

[20] A.E. Lane, J.E. Burris, Plant Physiol 68 (1981)439.

[21] C. Soeder, E. Stengel, In: W.D.P. Stewart (Ed.),Algal Physiology and Biochemistry, BlackwellScientific Publication, Oxford, 1974, p.714.

[22] P. Sze, A Biology of the Algae, 2nd ed., Wm. C.Brown Publishers, Dubuque, 1993.

[23] W.M. Darley, Algal Biology: a PhysiologicalApproach, Blackwell Scientific PublicationsOxford, 1982. '

[24] G.A Cole, Textbook of Limnology, WavelandPress Inc., Illinois, 1994.

[25] G.E. Fogg, B. Thake, Algal Cultures andPhytoplankton Ecology, 3rd ed., The University ofWisconsin Press, Wisconsin, 1987.


http://joodcomp.dklfcdb.det,

Documents

Tea