II.
A.
TINJAUAN PUSTAKA
Klasifikasi dan Biologi Tetraselmis sp.
Tetraselmis sp. merupakan alga bersel tunggal, berbentuk oval elips dan memiliki empat buah flagella. Flagella ini bergerak secara aktif seperti hewan. Inti sel jelas dan kecil serta dinding sel mengandung bahan selulosa dan pektosa. Tetraselmis sp memiliki klorofil sehingga berwarna hijau cerah (Gambar 1). Pigmen klorofilnya terdiri dari dua macam yaitu karoten dan xantofil (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Klasifikasi Tetraselmis sp. menurut Butcher (1959) adalah sebagai berikut: Filum
: Chlorophyta
Kelas
: Chlorophyceae
Ordo
: Volvocales
Sub ordo
: Chlamidomonacea
Genus
: Tetraselmis
Spesies
: Tetraselmis sp.
Tetraselmis sp berkembang biak secara aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual dengan cara membelah protoplasma menjadi 2, 4 dan 8 sel dalam bentuk zoospore yang kemudian dilengkapi dengan 4 buah flagella pada masing-masing sel. Sedangkan reproduksi secara seksual yaitu setiap sel memiliki gamet yang
6
identik (isogami) melalui konjugasi (bertemunya gamet jantan dan gamet betina) menghasilkan zigot yang sempurna (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995).
Gambar 1. Tetraselmis sp. (14–20 μm x 8–12 μm) (Biondi, 2011). B.
Pertumbuhan Fitoplankton
Pertumbuhan dalam kultur fitoplankton ditandai dengan bertambahnya jumlah sel fitoplankton dan bertambah besarnya ukuran sel. Pertumbuhan dapat diketahui berdasarkan laju pertumbuhan yaitu laju yang didefinisikan sebagai perubahan jumlah sel persatuan waktu (Madigan et.al, 2010).
Lavens and
Sorgeloos (1996) menjelaskan bahwa pertumbuhan fitoplankton dibagi dalam beberapa fase (Gambar 2) yaitu fase lag, fase logaritmik/eksponensial, fase berkurangnya pertumbuhan relatif, fase stasioner, dan fase kematian. 1.
Fase Lag Pada fase lag belum mengalami perubahan. Pada fase ini pertumbuhan fitoplankton
dikaitkan dengan
adaptasi
fisiologis
metabolisme sel
pertumbuhan fitoplankton, seperti peningkatan kadar enzim dan metabolit yang terlibat dalam pembelahan sel dan fiksasi karbon. 7
2.
Fase Logaritmik atau Eksponensial Pada fase eksponensial sel fitoplankton telah mengalami pembelahan sel dengan laju pertumbuhannya tetap. Pertumbuhan fitoplankton dapat maksimal tergantung pada spesies alga, intensitas cahaya dan temperatur.
3.
Fase berkurangnya pertumbuhan relatif Pertumbuhan sel mulai melambat ketika nutrien, cahaya, pH, CO2 atau faktor kimia dan fisika lain mulai membatasi pertumbuhan.
4.
Fase Stasioner Pada fase keempat faktor pembatas dan tingkat pertumbuhan seimbang. Laju kematian fitoplankton relatif sama dengan laju pertumbuhannya sehingga kepadatan fitoplankton pada fase ini relatif konstan.
5.
Fase Kematian Pada fase kematian, kualitas air memburuk dan nutrient habis hingga ke level tidak sanggup menyokong kehidupan fitoplankton. Kepadatan sel menurun dengan cepat karena laju kematian fitoplankton lebih tinggi daripada laju pertumbuhannya hingga kultur berakhir.
Keterangan: 1.
Fase lag
2.
Fase logaritmik/eksponensial
3.
Fase berkurangnya pertumbuhan
4. 5.
Fase stasioner Fase kematian
Masa kultur
Gambar 2. Fase fase pertumbuhan fitoplankton
8
Fase eksponensial fitoplankton memiliki waktu penggandaan yang lebih singkat dibanding fase lag.
Cepatnya pembelahan sel fitoplankton dapat
disebabkan oleh kebutuhan nutrien yang tercukupi (Resmawati et.al, 2012). Yanuaris (2012) menjelaskan bahwa pada kultur fitoplankton, fase eksponensial terjadi sejak pada hari pertama hingga hari kedua karena ketersediaan nutrien untuk Nannochloropsis sp. habis terserap pada hari itu. Muhaemin (2005) menjelaskan bahwa fase eksponensial pada kultur mikroalga berada pada kisaran jam ke 5-120 di mana fase tersebut ditandai dengan meningkatnya densitas fitoplankton yang signifikan dan tidak selalu diikuti dengan laju yang konstan.
C.
Faktor pembatas
Mikroalga memerlukan substrat yang disebut media untuk tumbuh dan berkembang biak. Media tersebut sebelum digunakan harus dalam keadaan steril. Pertumbuhan mikroalga sangat erat kaitannya dengan ketersediaan unsur hara dan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan sebagai faktor pembatas seperti pH, suhu, nutrient dan cahaya. a.
Suhu Suhu optimal pada mikroalga antara 23 dan 250C, tergantung pada
komposisi medium kultur, spesies dan tempat budidaya (Sari dan Manan, 2012). Suhu lebih rendah dari 160 C akan memperlambat pertumbuhan, sedangkan yang lebih tinggi dari 350 C yang mematikan bagi sejumlah spesies (Balai Budidaya Laut, 2002). Menurut Dwidjoseputro (1986), pada saat temperatur 400 C sudah dapat
9
mematikan enzim. Kisaran suhu optimum bagi pertumbuhan mikroalga adalah 250 C -320 C. b.
Cahaya Mikroalga merupakan organisme autotrof yang mampu membentuk
senyawa organik dan senyawa – senyawa anorganik melalui fotosintesis. Mikroalga dapat melakukan proses asimilasi bahan organik. Intensitas cahaya 5.000 – 10.000 luxmeter pada skala laboratorium (Balai Budidaya Laut, 2002). c.
Power of Hidrogen (pH) Salah satu faktor lingkungan yang perlu mendapat perhatian adalah pH
(derajat keasaman) agar metabolisme sel mikroalga tidak terganggu.
Derajat
optimal keasaman atau pH digambarkan sebagai keberadaan ion hidrogen. Derajat keasaman (pH) berpengaruh terhadap kelarutan dan ketersediaan ion mineral sehingga mempengaruhi penyerapan nutrien oleh sel. Perubahan nilai pH yang signifikan dapat mempengaruhi kerja enzim dan menghambat proses fotosintesis dan pertumbuhan mikroalga (Gunawan, 2012) d.
Nutrien Becker (1995), dan Andersen (2005) menyatakan bahwa untuk untuk
pertumbuhannya, mikroalga Tetraselmis sp. memerlukan nutrient yang terdiri dari makro nutrien dan mikro nutrien. Makro nutrien yang diperlukan antara lain N (termasuk nitrat), P, Fe, K, Mg, S dan K. Sedangkan mikro nutrien yang digunakan pada media kultur dapat diperoleh dari Mn, Zn, Cu, Mo, dan Co.
10
D.
Protein
Protein merupakan suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yang bervariasi sehingga akan menghasilkan asam amino. Protein ada yang memiliki sifat mudah larut di dalam air dan ada yang sulit larut di dalam air. Protein memiliki empat sifat struktur dasar yaitu struktur primer, sekunder, tersier dan kuaterner (Poedjiadi, 1994). Protein dalam tumbuhan dihasilkan dari CO2, H2O, dan senyawa nitrogen.
Nitrogen merupakan nutrien yang dibutuhkan paling banyak untuk
pertumbuhan fitoplankton yaitu sebagai unsur penting dalam pembentukan protein (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Kandungan protein per sel fitoplankton juga dianggap sebagai salah satu faktor yang paling penting untuk menentukan nilai gizi fitoplankton sebagai pakan dalam kegiatan budidaya ikan. Menurut Isnansetyo dan Kurniastuty (1995) kandungan protein Tetraselmis sp. adalah 49,75 % dari berat kering nya. Komposisi rata rata unsur kimia yang terdapat dalam protein ialah sebagai berikut : Karbon 50%, hidrogen 7%, oksigen 23%, nitrogen 16%, belerang 0-3%, dan fosfor 0-3%. Dengan berpedoman pada kadar nitrogen 16%, dapat dilakukan penentuan kadar protein dalam suatu bahan makanan. Unsur nitrogen ditentukan secara kuantitatif, misalnya dengan cara Kjedahl, yaitu dengan cara destruksi menggunakan asam pekat. Berat protein yang ditentukan ialah 6,25 kali berat unsur nitrogen (Poedjiadi, 1994).
11
E.
Nitrat
Nitrat merupakan bentuk utama nitrogen yang terdapat diperairan alami dan merupakan nutrien utama bagi pertumbuhan tanaman dan alga. Nitrogen memiliki peranan penting dalam siklus organik sebagai penghasil asam amino penyusun protein. Perubahan nitrat menjadi protein dalam tubuh fitoplankton diilustrasikan dalam Gambar 3.
Gambar 3. Proses perubahan nitrat menjadi protein (Reynolds, 2006) Menurut Laurenco (2006) nitrat merupakan bentuk nitrogen yang paling stabil di air laut dan yang paling memungkinkan di asimilasi oleh fitoplankton. Nitrat yang menjadi sumber nitrogen untuk penyusun protein pada tumbuhan diperoleh dari proses konversi. Meskipun ditemukan dalam jumlah yang cukup banyak di atmosfer, nitrogen tidak dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup secara langsung (Dugan, 1972).
Nitrogen harus mengalami fiksasi terlebih dahulu 12
menjadi.. ammonia (NH3), ammonium (NH4), Nitrit (NO2), Nitrat (NO3). Di perairan, nitrogen berupa nitrogen organik dan nitrogen anorganik.
Nitrogen
organik berupa protein, asam amino dan urea, sedangkan nitrogen anorganik terdiri atas ammonia (NH3), ammonium (NH4), Nitrit (NO2), Nitrat (NO3) dan molekul nitrogen dalam bentuk gas (N). Ion nitrat bersifat stabil dan cenderung mudah larut dalam air. Karena cenderung mudah larut dalam air maka nitrat mudah dimanfaatkan oleh Tetraselmis sp. untuk pertumbuhan. Ion nitrat dihasilkan dari oksidasi sempurna senyawa nitrogen yang berlangsung secara anaerob (Effendi, 2003). Oksidasi dilakukan oleh bakteri kemotrofik yaitu bakteri yang mendapat energi dari proses kimiawi, pada oksidasi ammoniak menjadi nitrit dilakukan oleh bakteri Nitrosomonas sedangkan oksidasi nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh bakteri Nitrobacter (Novotny dan Olem, 1994). Nitrat tidak bersifat toksik bagi organisme akuatik, namun konsumsi air yang mengandung kadar nitrat yang tinggi oleh organisme akuatik akan menurunkan kapasitas darah untuk mengikat oksigen (Davis dan Cornwell, 1991). Menurut Edhy et al. (2003) nitrogen yang dapat dimanfaatkan langsung oleh fitoplankton secara langsung adalah ammonia bebas (NH3) dan nitrat (NO3).
13
