Perpustakaan Digital ITB

Mikroalga diatom laut tropis Thalassiosira sp. yang ditanam pada kondisi kultur dalam ruang mampu menghasilkan minyak (lipid netral yang berbentuk cair) yang sesuai untuk bahan baku biodiesel. Untuk menghasilkan biomassa Thalassiosira sp. dalam jumlah besar, kultivasi perlu dilakukan pada skala besar dengan menggunakan pupuk pertanian dan paparan sinar matahari langsung untuk fotosintesis. Namun sejauh ini, belum tersedia data mengenai nutrisi yang bersumber dari pupuk pertanian yang mengarah pada akumulasi minyak dalam sel Thalassiosira sp. yang dikultur di luar ruang. Sebagaimana diketahui bahwa kultur alga yang ditumbuhkan di luar ruangan biasanya terpapar oleh kombinasi tekanan lingkungan, yang meliputi intensitas cahaya matahari dan suhu yang tinggi, yang berpengaruh terhadap melambatnya kecepatan fotosintesis, menurunnya produktivitas biomassa, dan perubahan jalur dan aktivitas metabolisme sel yang mengakibatkan perubahan produk simpanan makanan di dalam sel, terutama minyak dan asam lemak. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk menemukan nutrisi yang mampu mengarahkan metabolisme sel Thalassiosira sp. pada akumulasi minyak dengan produktivitas yang tinggi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas 3 tahap. Pertama, melakukan evaluasi terhadap 3 jenis media pupuk pada kondisi laboratorium untuk menemukan medium pupuk yang sesuai untuk pertumbuhan sel Thalassiosira sp. Medium pupuk yang menunjukkan pertumbuhan sel terbaik dievaluasi untuk menentukan komponen nutrisi yang berperan dalam produksi biomassa dan minyak dari Thalassiosira sp. Kedua, mengevaluasi status nutrisi dari kultur Thalassiosira sp. untuk mengetahui kecukupan dari 3 makronutrisi penting (fosfat, nitrat, dan silikat) untuk pertumbuhan sel di bawah kondisi tekanan di luar ruangan. Nutrisi yang ditemukan mengalami defisiensi, dioptimasi lebih lanjut untuk mendapatkan konsentrasi nutrisi yang optimum untuk pertumbuhan dan produksi minyak di bawah kondisi tekanan cahaya di dalam ruangan. Ketiga, sel Thalassiosira sp. yang ditumbuhkan di luar ruangan dievaluasi pada berbagai kondisi cuaca dan musim untuk menentukan produktivitas minyak yang diakumulasikan di dalam sel. Tiga jenis media pupuk yang dievaluasi dalam penelitian ini, yaitu: medium P1 (pupuk urea, pupuk TSP dan pupuk Si–P–PG), medium P2 (pupuk NPK dan pupuk Si–P–PG), dan medium P3 (pupuk NPK dan natrium metasilikat). Media pupuk pertanian tersebut dikembangkan berdasarkan medium air laut diperkaya (enriched seawater, ES) yang telah dipublikasikan sebelumnya. Hasil evaluasi dari ketiga medium pupuk ini menunjukkan bahwa medium P3 mampu menghasilkan produktivitas sel paling tinggi dengan produktivitas lipid total sebesar 10,4 ± 0,9 mg L–1 h–1, yang menunjukkan bahwa medium P3 sesuai untuk pertumbuhan sel Thalassiosira sp. Evaluasi komponen nutrisi yang terkandung dalam medium P3 menunjukkan bahwa nitrat berperan dalam meningkatkan hasil biomassa, dan mineral renik berperan dalam meningkatkan kandungan lipid totalnya. Kedua komponen nutrisi tersebut juga berperan dalam meningkatkan proporsi asam lemak tak jenuh jamak (PUFA) dalam asam lemak total Thalassiosira sp. Evaluasi status nutrisi dari kultur di luar ruangan menunjukkan bahwa kultur mengalami defisiensi silikat. Oleh karena itu, optimasi konsentrasi silikat dilakukan pada kondisi kultur dalam ruangan dengan meningkatkan konsentrasi silikat dari 10 mg/L menjadi 45 dan 120 mg/L. Kultur yang ditumbuhkan dalam medium P3 dengan konsentrasi silikat yang lebih rendah (10 dan 45 mg/L) menunjukkan akumulasi minyak yang tinggi di dalam sel. Namun, kultur dalam medium dengan konsentrasi silikat 45 mg/L dapat menghasilkan biomassa yang lebih tinggi secara signifikan dibandingkan dengan kultur dalam medium dengan konsentrasi silikat 10 mg/L pada kondisi tekanan cahaya tinggi. Medium P3 dengan konsentrasi silikat 10 mg/L dapat mengarahkan metabolisme sel Thalassiosira sp. pada akumulasi PUFA yang tinggi, terutama AA, EPA dan DHA, pada kondisi tekanan cahaya tinggi, sehingga berpotensi untuk digunakan sebagai sumber asam lemak omega-3, sedangkan medium P3 dengan konsentrasi silikat 45 mg/L mengarahkan metabolisme sel Thalassiosira sp. pada akumulasi minyak dengan proporsi asam lemak jenuh (SFA) dan asam lemak tak jenuh tunggal (MUFA) yang tinggi sehingga sesuai sebagai bahan baku biodiesel. Untuk menemukan nutrisi yang mampu mengarahkan metabolisme sel Thalassiosira sp. pada akumulasi minyak dengan produktivitas yang tinggi di luar ruang, sel Thalassiosira sp. dikultur dalam media dengan sumber N berbeda (medium ES-nitrat dan ES-urea). Sel yang dikultur dalam medium dengan ES-urea menunjukkan pertumbuhan sel yang lebih lambat dan kandungan klorofil yang lebih tinggi, sehingga memicu akumulasi minyak yang lebih tinggi di dalam sel. Sumber N yang berbeda juga meregulasi komposisi asam lemak di dalam sel. Kultur dalam medium ES-urea mampu mengakumulasikan minyak yang kaya PUFA, terutama AA, EPA, dan DHA, pada fase eksponensial, yang mengindikasikan bahwa biosintesis lipid di dalam sel berlangsung lebih cepat. Berbeda dengan kultur dalam medium ES-nitrat yang menunjukkan pertumbuhan sel yang lebih cepat dan DHA hanya diakumulasikan pada fase stasioner. Penemuan ini memberikan informasi mengenai sumber N yang mengarahkan metabolisme sel pada produksi biomassa dan minyak yang tinggi di luar ruangan. Selanjutnya, kombinasi kedua jenis sumber N, yaitu nitrat dan urea, dalam medium P3 dievaluasi pada kondisi luar ruangan dengan konsentrasi silikat berbeda (10 mg/L dan 45 mg.L). Sel Thalassiosira sp. yang dikultur dalam medium P3 dengan konsentrasi silikat 10 mg/L mampu mengakumulasikan minyak yang kaya PUFA, terutama AA, EPA, dan DHA, pada musim hujan dengan produktivitas lipid total sesebar 6,6 ± 1,9 mg L–1 h–1, sedangkan pada musim kemarau, profil asam lemaknya berubah menjadi lebih jenuh dengan produktivitas lipid total yang lebih rendah, yaitu sebesar 2,2 ± 1,9 mg L–1 h–1. Sebaliknya, kultur dalam medium P3 dengan konsentrasi silikat 45 mg/L mampu menghasilkan minyak dengan komposisi asam lemak yang lebih stabil yang didominasi oleh SFA dan MUFA baik di dalam maupun di luar ruangan, dengan produktivitas lipid total yang lebih tinggi yaitu mencapai 10,86 ± 2,50 mg L–1 h–1. Meskipun demikian, minyak yang terkandung dalam lipid total dari Thalassiosira sp. yang dikultur di luar ruangan lebih tinggi daripada pada kondisi dalam ruangan, sehingga kultur di luar ruangan ini dapat menghasilkan minyak dengan produktivitas yang 1,5 kali lebih tinggi, yang mengindikasikan bahwa kultivasi Thalassiosira sp. di luar ruang memungkinkan untuk dilakukan pada skala besar guna menghasilkan minyak baik sebagai sumber asam lemak omega-3 maupun sebagai bahan baku biodiesel.