Semalam

Semalam aku bermimpi
Tentang aku dan kamu
Di sini di sebuah Gereja

Ada luapan dalam diri
Segera ingin bertemu
Untuk ungkapkan sebuah rasa

Gejolak rasa ini
Tak bisa menahan rindu
Untuk segera berkata

Maukah kau menikah denganku
Menjalani sisa hidupmu
Denganku selalu

Maukah kau berbagi
Saling memberi
Tak ada lagi sendiri

Kita jalani bersama
Dalam duka dan suka
Serta saling menjaga

PEMANFAATAN MIKROALGA DALAM BIDANG PANGAN

Saat ini ketertarikan terhadap produksi biofuel dari mikroalga masih cukup besar, namun, karena produksi biofuel dari alga menjadi tidak ekonomis dengan adanya beberapa perusahaan biofuel dari alga belum memproduksi dalam kuantitas skala komersial dengan harga yang bersaing (Milledge, 2010). Biofuel dari alga belum dapat bersaing dengan biofuel lainnya dan juga harga produksinya harus dikurangi secara signifikan untuk menjadi lebih ekonomis.  

Mikroalga mempunyai potensi besar untuk menghasilkan berbagai senyawa biokimia penting untuk makanan, pengobatan medis, penelitian, dan pemanfaatan lain dan masih banyak senyawa biokimia penting yang belum ditemukan dari mikroalga (Raja et al.,2008). Mikroalga berpotensi menjadi sumber alami senyawa yang dapat digunakan sebagai bahan makanan dan meningkatkan nutrisi dalam makanan bagi manusia dan hewan.Penelitian baru-baru ini fokus kepada biomassa dari alga sebagai sumber dari rotein dan pemeriksaan secara sistematis alga untuk komponen aktif dan obat-obatan. 

Mikroalga organisme autotrof yang tumbuh dengan berfotosintesis yang mekanismenya mirip dengan tumbuhan darat, karena terdapat kesamaan pada struktur selulosa yang dimilikinya.Dibandingkan dengan organisme fotosintetik lainnya, mikroalga paling efisien dalam menangkan dan memanfaatkan energi matahari dan CO₂ untuk keperluan fotosintesis karena mikroalga mengandung klorofil dan pigmen-pigmen lainnya. Mikroalga hidup secara planktonik di perairan, namun juga dapat hidup secara epifit dan bentik di dasar perairan yang mempunyai intensitas cahaya yang cukup (Gouveia and Oliveira, 2011).Bentuk mikroalga bervariasi seperti filamen, spiral, dan bulat.Mikroalga dibagi menjadi empar kelompok utama, yaitu diaton (Bacillariophyceae), alga hijau (Chlorophyceae), alga hijau biru (Cyanophyceae), dan ganggang emas (Chrysophyceae).

Teknik Budidaya Alga

Terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroalga seperti faktor abiotik (cahaya matahari, temperatur, nutrisi, O₂, CO₂, pH, dan salinitas), faktor biotik (bakteri, jamur, virus, dan kompetisi dengan mikroalga lain), serta faktor teknik (cara pemanenan, dan lain-lain) (Harun, et al., 2010). Teknik yang umum digunakan untuk membudidayakan alga adalah raceway pond system (kolam dengan bentuk menyerupai arena balap) dan closed photobioreactors (photobioreaktor tertutup).

Raceway Pond System (RPS)

Sistem ini merupakan yang paling ekonomis untuk membudidayakan dan memproduksi biomassa dari alga secara massal, terutama karena biaya modal yang relatif rendah dan kemudahan pengoperasiannya. Kolam biasanya terdisi dari saluran resirkulasi sistem tertutup (berbentuk oval) dimana proses pencampuran dan sirkulasi disediakan oleh paddlewheel untuk menghindari pengendapan biomassa dari alga. Sumber CO₂ disebarkan di bagian bawah kolam seperti dapat dilihat pada Gambar 1 (Greenwell et al., 2010, Stephenson et al., 2010). 

RPS biasanya dibangung dengan beton atau tanah dipadatkan dan dilapisi dengan kantong plastik putih. Kedalaman kolam biasanya 0,2-0,5 m untuk memastikan bahwa alga menerima paparan sinar matahari yang cukup (Brennan and Owende, 2010). Dengan menggunakan metode ini, produktivitas biomassa alga dapat mencapai 0,3-0,5 g/L (Pulz, 2001) bergantung pada jenis alga, budidaya, kondisi, dan cuaca.

Gambar 1 Raceway Pond System

Sumber: Brennan and Owende, 2010

Meskipun RPS mempunyai keuntungan yaitu konsumsi energi yang kecil dan biaya operasi yang rendah, sistem ini masih memiliki beberapa keterbatasan, seperti kehilangan air yang besar karena penguapan yang tinggi dan menjadi mudah terkontaminasi oleh mikroorganisme yang tidak diinginkan (misalnya bakteri, jamu, dan protozoa) yang dapat mematikan seluruh populasi alga (Schenk et al., 2008). Oleh karena itu, diperlukan pembersihan dan pemeliharaan yang rutin untuk memastikan bahwa alga tumbuh dalam kondisi yang optimal.

Photobioreaktor Tertutup

Untuk mengatasi keterbatasan sistem RPS dalam budidaya alga, photobioreaktor tertutup dirancang untuk memastikan sel-sel alga dapat tumbuh di bawah kondisi optimal dengan konsistensi tinggi dalam produktivitas biomassanya.Kondisi yang tertutp dan sistem pada photobioreaktor ini dikontrol secara ketat sehingga tingkat kontaminasi dalam media budidaya alga dapat diminimalkan.Hal ini memungkinkan budidaya alga dalam waktu yang lama dan sumber air yang digunakan dapat dipakai kembali untuk siklus budidaya berikutnya (Brennan and Owende, 2010). Sistem photobioreaktor tertutup merupakan sistem yang fleksibel dibandingkan sistem RPS karena pada sistem ini kondisi budidaya dapat dioptimalkan sesuai dengan karakteristik biologis dan fisiologis dari spesies alga yang sedang dibudidayakan.Sebagai contoh, kondisi pH, temperatur, konseentrasi CO2, tingkat nutrisi dapat dimanipulasi untuk menyesuaikan pertumbuhan optimal spesies alga. 

Keuntungan ini telah menarik minat banyak peneliti untuk lebih meningkatkan kondisi operasi pada sistem photobioreaktor tertutup untuk implementasi pada skala komersial. Tergantung pada jenis alga yang dibudidayakan, photobioreaktor menawarkan produktivitas biomassa yang tinggi, umumnya di kisaran 0,05-0,38 g/L (Brennan and Owende, 2010). Gambar dari photobioreaktor tertutup dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Contoh Photobioreaktor Tertutup

Sumber: Christi, 2007

Pemisahan Biomassa dari Alga

Setelah alga tumbuh pada konsentrasi yang siap dipanen, pemisahan dan ekstraksi biomassa dari mikroalga dari mediakultur diperlukan untuk menggunakan minyak, alkohol, atau produk yang diinginkan. Biomassa dapat dipisahkan dari media kultur dengan cara filtrasi, sentrifugasi, dan flokulasi (pemisahan secara koloid), dan metode lainnya (Molina Grima et al., 2003). Pengambilan biomassa dapat menjadi masalah karena ukuran sel alga yang kecil (3-30 µm diamater). Media kultur yang relatif encer (<0 kg="" m="" sup="">3

biomassa kering) dan perlu penanganan volumenya yang besar. 

Flokulasi bertujuan untuk mengagregasi sel-sel mikroalga sehingga mencapai ukuran partikel yang efektif untuk kemudian dilakukan sedimentasi, sentrifugasi, dan filtrasi. Proses flokulasi dan dilanjutkan dengan sedimentasi atau flotasi merupakan metode yang paling ekonomis. Dalam proses ini alga sebagai hidrofilik biokoloid yang mempunyai permukaan negatif. Sebagai tambahan, ukuran alga yang kecil, 3-15 µm dan spesifik gravity yang kecil menyebabkan proses penghilangan secara psikokimia. Azarian et al. (2007) memilih menggunakan metode klasik dan konvensional, yaitu koagulasi/flokulasi dengan alumunium sulfat dan metode lainnya yaitu eletrolisis. Namun, setelah dibandingkan hasil yield alga yang diperoleh, metode elektrolisis mempunyai kelebihan dibandingkan pemakaian koagulasi / flokulasi dengan reagen kimia, yaitu:  biaya murah, karena tidak menggunakan reagen-reagen (alumunium sulfat, dll), waktu lebih cepat, kemungkinan alga yang beragregasi sehingga menjadi kontaminan dengan logam-logam hidroksida kecil, dan sistem elektrolisis tidak lebih kompleks dari sistem pemisahan dengan dekantasi (setelah koagulasi/flokulasi).Untuk lebih lengkapnya, proses pemisahan alga dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Metode-Metode Pemisahan Alga

Cara Pemisahan	Proses	Kelebihan	Kekurangan
Sentrifugasi	Sedimentasi dari solid tersuspensi yang ditentukan oleh berat jenis dan radius sel alga	Cepat dan efisien	Konsumsi energi tinggi dan biaya perawatan besar
Flokulasi	Untuk mengagregasi biomassa dari alga menjadi ukuran yang lebih besar	Hemat biaya	Biomassa dari alga tidak dapat digunakan untuk aplikasi downstream seperti pakan ternak
Floatasi	Memerangkan biomassa dari alka dengan mendispersikan gelembung udara ukuran mikro	Dapat digunakan untuk memproses biomassa dalam volume yang besar	Toksisitas dan floakulan dapat menurunkan nilai dari biomassa
Filtrasi	Filter press dan filter membran dioperasikan pada kondisi vakum	Efektif untuk pemisahan alga yang berukuran besar dan kecil	Filter press : tidak dapat digunakan untuk alga ukuran kecil Filter membran : biaya tinggi karena penggantian membran, perawatan, dll.
Sedimentasi	Pengendapan solid yang tersuspensi	Biaya rendah karena tidak menggunakan bahan kimia	Tidak efektif untuk alga ukuran kecil, settling time lebih lama
Ultrasonokasi	Menggunakan gelombang ultrasonik yang dapat mempercepat pengendapan	Dapat dioperasikan secara kontinu	Masalah keamanan

(Sumber: Brenna dan Owende, 2010; Greenwell et al., 2010; Schenk et al., 2008)

Setelah mengkonsentratkan slurry dari alga menjadi 5-15% kandungan berat kering dengan proses-proses diatas, proses dehidrasi atau pengeringan diperlukan untuk proses selanjutnya dari pembuatan biofuel. Air yang masih terkandung dalam slurry dapat menghambat proses pembuatan dan konversi biofuel, termasuk ekstraksi lipid menggunakan pelarut kimia dan produksi biodiesel dengan proses transesterifikasi (Ehimen et al, 2010). Air dapat mengakibatkan pemisahan pelarut dan pemurnian biodiesel sulit dan membutuhkan energi yang besar untuk proses pemisahan airnya. 

Beberapa cara metode dehidrasi telah ada untuk mengeringkan slurry dari alga, yaitu pengeringan matahari (solar drying), spray drying, freeze drying, dan fluidized bed drying. Solar drying merupakan metode yang paling murah karena sinar matahari dapat diperoleh secara cuma-cuma, namun permukaan pengeringan yang besar diperlukan dan metode ini sangat memakan waktu.Namun, penggunaan solar drying di negara yang sinar mataharinya tidak selalu tersedia sepanjang tahun, metode ini tidak dapat digunakan.

Mikroalga sebagai Makanan dan Suplemen Makanan

Mikroalga mempunyai kandungan protein yang sangat tinggi, sehingga dikenal juga dengan namasingle cell protein (SCP) (Harun et al., 2010). Sumber SCP yang dikenal masyarakat diantaranya adalah Spirulina maxima dan Chlorella vulgaris (Chen et al., 2011). Karbohidrat dalam mikroalga ditemukan dalam bentuk pati, glukosa, gula, dan polisakarida-polisakarida lain. Kandungan lipid rata-rata dari sel alga bervariasi pada rentang 1%-70% namun bisa mencapai 90% dari berat kering dengan kondisi tertentu.Lipid dalam mikroalga terdiri dari gliserol, asam lemak jenuh, dan asam lemak tak jenuh.Komposisi lipid pada mikroalga dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti perbedaan nutrisi, lingkungan, dan fasa pertumbuhannya (Mata et al., 2010).

Beberapa mikroalga telah dikonsumsi sebagai makanan kesehatan karena nilai gizinya yang tinggi.Saat ini, Spirulina telah dibudidayakan secara besar menggunakan RPS untuk produksi biomassa komersial sebagai suplemen makanan di Thailand, China, Amerika Serikat, dan India.Diperkirakan produksi tahunan Spirulina mencapai 3000-4000 metrik ton (Belay, 2008).Spirulina dianggap sebahai makanan bergizi karena kandungannya yang tinggi akan protein, asam γ-linolenat, vitamin, dan mineral. Sebagai tambahan, untuk dapat dikonsumsi sebagai bahan makanan, Spirulina mempunyai fungsi terapi untuk masalah kesehatan seperti diabetes, arthritis, anemia, penyakit jantung, dan kanker.Spirulina juga berguna sebagai bahan fungsional untuk dimasukkan ke dalam produk makanan sehingga nilai gizinya meningkat dan untuk mengatasi penyakit-penyakt seperti diabetes, hipertensi, dan penyakit jantung.Spirulina juga terkenal dengan senyawa antioksidannya seperti phycocyanin dan vitamin E (Chu, 2011).

Nostoc merupakan alga yang juga dianggap sebagai makanan sehat karena tinggi protein dan kandungan pigmen, dan kandungan lemak yang rendah.Spesies utama Nostoc yang bernilai ekonomi adalah Nostoc flagelliforme.Nostoc flagelliforme mengandung pigmen dalam jumlah yang tinggi seperti echinenone dan myxoxanthrophyll, dan juga allophycocyanin, phycocyanin, dan klorofil. Alga ini juga mengandung 19 asam amino yang delapan diantaranya merupakan asam amino esensial bagi manusia yang berjumlah 35,8-38,0% dari total asam amino (Han et al., 2004). Alga ini telah digunakan pada obat-obatan tradisional China untuk pengobatan diare, hipertensi, dan hepatitis.

Chlorella merupakan mikroalga lain yang telah dibudidayakan secara komersial sebagai makanan kesehatan dalam bentuk pil dan serbuk. Nilai nutrisi yang terkandung dalam Chlorella adalah kandungan tinggi dari protein (51-58% berat kering) dan karotenoid, dan kandungan vitamin-vitamin.Sebagai tambahan, alga ini mengandung β-glucan, yang merupakan imunostimulator aktif, dan mempunyai efek mengatasi radikal bebas dan menurunkan lemak dalam darah (Iwamoto, 2004). Produk lain yang disebut “Chlorella Growth Factor” telah didistribusikan sebagai agen untuk meningkatkan pertumbuhan bakteri laktat.

Produk Bernilai Tinggi dari Mikroalga

Mikroalga merupakan sumber potensial dari berbagai produk bernilai tinggi, meliputi polyunsaturated fatty acids (PUFA), karotenoid, fikobiliprotein, polisakarida, dan fikotoksin seperti dapat dilihat pada Tabel 3.1. Beberapa mikroalga mempunyai potensi sebagai sumber PUFA rantai panjang.Sumber konvensional untuk PUFA rantai panjang adalah minyak ikan, namun ikan tidak mensintesisasam lemak ini, namun mereka mendapatkannya dari makanan mereka yaitu mikroalga di laut.Untuk manusia, DHA sangat penting untuk perkembangan otak dan mata pada bayi dan berguna untuk mendukung kesehatan kardiovaskular pada orang dewasa.Minyak yang diekstrak dari Cohnii Chrythecodinium mengandung 40-50% DHA tapi tidak terdapat DHA atau PUFA.Aplikasi utama dari minyak DHA adalah sebagai suplemen utama pada susu formula.

Karotein pada alga berfungsi sebagai pigmen tambahan dalam proses fotosintesis. Senyawa ini hanya terdiri dari hidrokarbon sedangkan senyawa dengan ikatan oksi, hidroksil, atau epoksi disebut xanthofil.Dari 400 jenis karotenoid, jenis utama yang telah digunakan secara komersial adalah β-karoten dan astaxanthin dan pada tingkat yang lebih rendah, lutein, zeazanthin, dan likopen (Spolaore et al., 2006).Karotenoid digunakan sebagai pewarna makanan alami dan zat aditifpada pakan ternak, serta pada kosmetik.Dalam hal gizi, karotenoid tertentu, terutama β-karoten berfungsi sebagai provitamin A. Karotenoid juga dikenal bersifat antikanker dan anti-inflamasi yang sebagian besar disebabkan karena sifat antioksidannya.Diantara mikroalga, alga hijau Dunaliella salina telah dibudidayakan menggunakan sistem RPS untuk memproduksi β-karoten. Alga yang tumbuh di dalam air dengan kadar garam tinggi mampu menghasilkan  β-karoten lebih dari 14% berat keringnya.

Tabel 2 Produk dari Mikroalga

Produk	Aplikasi	Mikroalga Pembuat
Polyunsaturated fatty acids (PUFA) -          Asam eikosapentaenoat (EPA) -          Asam dokoheksaenoat (DHA) -          Asam γ-linolenat (GLA) -          Asam arachidonat (AA)	Suplemen nutrisi, pakan aquakultur Formula anak, suplemen nutrisi, pakan aquakultur Suplemen nutrisi Suplemen nutrisi	Pavlova, Nannochloropsis, Monodus, & Phaeodactylum Cryptheodiuimu & Schizochytrium Spirulina Porphyridium
Fikobiliprotein -          Fikosianin -          Fikoeritrin	Pewarna alami pada makanan sehat dan antioksidan Agen fluorescent, alat penelitian biomedical, alat diagnosa	Spirulina platensis Alga merah (seperti Porphyridium cruentum)
Karotenoid -          β-karoten -          Astaxanthin	Pewarna makanan, antioksidan Antioksidan	Dunaliella salina Haematococcus pluvialis
Asam amino mikosporin (MAA)	Agen skrining UV, sunscreen	Aphanizomenon flos-aquae
Polisakarida	Bahan pengental, pelumas, dan flokulan untuk aplikasi industri, agen antivirus	Porphyridium cruentum
Fikotoksin - Okadaic acid, gonyautoxins, yessotoxins	Alat penelitian untuk investigasi penyakit neurodegeneratif	Dinoflagella (seperti Amphidinium, Prorocentrum & Dinophysis)
Lipid – trigliserida danhidrokarbon	biofuel	Chlorella protothecoides, Botryococcus braunii

(Sumber: Chu, 2012)

  

DAFTAR PUSTAKA

Azarian, G.H., Mesdaghinia, A.R., Vaezi, F., Nabizadeh, R., Nematollahi, D., (2007). Algae removal by electro-coagulation process, application for treatment of effluent from an industrial wastewater treatment plant, Iranian J. Publ.Health, 36,57-64.

Belay, A. 2008. Spirulina (Arthrospora): production and quality assurance. Spirulina in human condition and health. Boca Raton: CRC Press, 1-25. 

Brenna, L., Owende, P. 2010. Biofuels from microalgae: A review of technologies for production, processing, and extraction, of biofuels and co-product. Renew. Sustain Energy Rev. 14, 557-577.

Chen, C.Y., Yeh, K.L., Aisyah, R., Lee, D.J., & Chang, J.S. 2011. Cultivation, photobioreactor design and harvesting of microalgar for biodiesel production: a critical review. Bioresource Technology, 101, 87-96. 

Chisti, Y., 2007. Biodiesel from microalgae.Biotechnol. Adv. 25, 294–306.

Chu, W.L. 2011. Potential applications of antioxidant compounds from algae.Curr.Top.Nutraceut. Res., 9:83-98. 

Chu, W.L. 2012. Biotechnological applications of microalgae.IeJSME 2012: 6 (Suppl 1): S24-S37. 

Ehimen, E.A., Sun, Z.F., Carrington, C.G. (2010). Variables affecting the in situ transesterification of microalgae lipids.Fuel, 89, 677-684. 

Gouveia, L., & Oliveira, A.C. 2009.Microalgae as a raw material for biofuels roduction. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 36: 269-274.

Greenwell, H.C., Laurens, L.M.L., Shields, R.J., Lovitt, R.W., Flynn, K.J. 2010.Placing microalgae on the biofuels priority list: a review of the technological challenges.J.R. Soc. Interface 7, 703-726. 

Han D, Bi Y, Hu Z. Industrial production of microalgal cell-mass and secondary products – species of high potential. Nostoc. In: Richmond A, ed. Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology. Oxford: Blackwell Science, 2004: 304-311.

Harun, R., Sinh, M., Forde, G,M., & Danquah, M.K. 2010. Bioprocess engineering of microalgae to produce a variety of consumer products. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 1037-1047. 

Iwamoto H. Industrial production of microalgal cell-mass andsecondary products – major industrial species.Chlorella. In: Richmond A, ed. Handbook of microalgal culture: biotechnology and applied phycology. UK: Blackwell Science, 2004: 255-263.

Mata, T.M., Martins, A.A, & Caetano, N.S. 2010. Microalgae for biodiesel production and other applications: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 217-232. 

Molina Grima, E., Belarbi, E.H., Acien Fernandez, F.G., Robles Medina, A., Chriti, Y. (2003). Recovery of mikroalgal biomass and metabolites: process options and economic. Biotechnol. Adv, 20, 491-515.

Milledge, J.J. 2010. The challenge of algal fuel: economic processing of the entire algal biomass. Condensed matter-materials engineering newsletter, Hamilton, McMaster University, Departement of Material Science and Engineering, 1(6): 4-6. 

Pulz, O. 2001. Photobioreactor: production systems for phototrophic microorganisms. Appl. Microbiol. Biotechnol., 57, 287-293.

Raja, R., Hemaiswarya, S., Ashok Kumar, N., Sridhar, S., Rengsamy, R. 2008.A perspective on biotechnlogical potential of microalgae.Crit Rev Microbiol, 34:34-77. 

Schenk, P., Thomas-Hall, S., Stephens, E., Marx, U., Mussgnug, J., Posten, C., et al., 2008. Second Generation Biofuels:High-Efficiency Microalgae for Biodiesel Production. BioEnergy Res. 1, 20–43. 

Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E, Isambert A. Commercial applications of microalgae. J Biosci Bioengrg; 101: 87-96. 

Stephenson, A.L., Kazamia, E., Dennis, J.S., Howe, C.J., Scott, S.A., Smith, A.G., 2010. Life-cycle assessment of potentialalgal biodiesel production in the united kingdom: A comparison of raceways and air-lift tubular bioreactors. Energy Fuels 24, 4062–4077.