Post on 06-Feb-2018
Penggunaan dan Teknik Produksi Pakan Alami: Mikroalga
Alih Jenjang D4 Bidang Studi Akuakultur 2009
Pakan Alami dalam Larvikultur
Larvikultur
= Mencakup semua proses kultur mulai dari pemeliharaan
induk (broodstock) hingga produksi benih ikan (fry) yang
siap untuk distok dan dibesarkan dalam fasilitas grow-out
1970-an: Penggunaan benih ‘liar’
(hasil tangkapan dari alam)
Murah
Mudah (sudah tersedia di alam)
Kuantitas (ketersediaan melimpah)
1970-an: Penggunaan benih ‘liar’
(hasil tangkapan dari alam)
Murah
Mudah (sudah tersedia di alam)
Kuantitas (ketersediaan melimpah)
Frekuensi ketersediaan di alam?
Kualitas pemilihan species?
kontrol penyakit?
1980-an: Intensifikasi akuakultur
Mulai meningkatnya biaya produksi
dibutuhkan peningkatan produktifitas
peningkatan kepadatan kultur
ketersediaan benih secara kontinyu
Teknologi kultur
- pengembangbiakan oleh indukan (breeding)
- pemeliharaan larva
spesifik untuk masing-masing spesies
Pemeliharaan Larva
Ukuran larva Bass 3.2 - 4.1mm
Bream 2.5 - 3.1mm
Penyerapan ‘yolk sac’ 3 – 8 hari
Kebutuhan pakan awal dengan
ukuran 80-120μ
Perkembangan larva yang belum
sempurna (primitif)
-- ukuran mulut, sistem pencernaan,
penglihatan, pergerakan / lokomosi
Kebutuhan nutrisi yang tinggi untuk
pertumbuhan larva
Pemeliharaan Larva
Ukuran larva Bass 3.2 - 4.1mm
Bream 2.5 - 3.1mm
Penyerapan ‘yolk sac’ 3 – 8 hari
Kebutuhan pakan awal dengan
ukuran 80-120μ
Perkembangan larva yang belum
sempurna (primitif)
-- ukuran mulut, sistem pencernaan,
penglihatan, pergerakan / lokomosi
Kebutuhan nutrisi yang tinggi untuk
pertumbuhan larva
Penggunaan pakan alami!
Penggunaan Pakan Alami
MIKROALGA
Larva moluska
tahap awal - akhir
Artemia, rotifera,
copepodaTahap awal larva
crustacea (udang), ikan
Tahap akhir larva dan awal juvenil udang dan ikan
Moluska dan
bivalvial dewasa
Mikroalga
Fungsi Mikroalga
1. Sumber makanan dan nutrisi bagi
- moluska bivalvial
- zooplankton (rotifera, copepoda) pakan alami
- tahap larva awal – akhir pada banyak spesies udang
- tahap awal pertumbuhan juvenil beberapa spesies ikan
(Mikroalga yang akan digunakan, ditentukan berdasarkan - nilai nutrisi yang terkandung di dalamnya- kandungan toksik- kemudahannya untuk dicerna - ukuran sel)
2. Digunakan untuk memelihara larva ikan laut dengan metode
Green Water Technique mikro-alga berperan untuk menstabilkankualitas air, sumber nutrisi bagi larva, dan sebagai kontrol mikroba.
3. Sumber suplemen makanan, kosmetik, energi, dll
Nutrisi Mikroalga
Nilai nutrisi pada setiap spesies mikroalga berbeda-beda
dalam kultur satu spesies dapat bervariasi
(tergantung dari kondisi kultur yang ada)
Persentase kandungan protein, lipid / lemak, dan
karbohidrat pada mikroalga berturut-turut adalah 12-
35%, 7,2-23%, dan 4,6-23%
Selain itu, mikroalga merupakan sumber yang kaya
asam askorbik (0,11-1,62% dari berat kering).
Kelas Genus Contoh Aplikasi Penggunaan
Bacillariophyceae Skeletonema LU, LM, PM
Thalassiosira LU, LM, PM
Phaeodactylum LU, LM, PM, LUT, A
Chaetoceros LU, LM, PM, A
Cylindrotheca LU
Bellerochea PM
Actinocylus PM
Nitzchia A
Cyclotella A
Haptophyceae Isochrysis LU, LM, PM
Pseudoisochrysis LM, PM, LUT
Dicrateria PM
Chrysophyceae Monocrysis (Pavlova) LM, PM, A, RL
Prasinophyceae Tetraselmis (Platymonas) LU, LM, PM, AL, A, LUT
Pyramimonas LM, PM
Micromonas PM
Cryptophyceae Chroomonas PM
Chryptomonas PM
Rhodomonas LM, PM
Cryptophyceae Clamydomonas LM, PM, ZT, RL, A,
Chrorococcum PM
Xanthophyceae Olisthodiscus PM
Chlorophyceae Carteria PM
Dunaliella PM, A, RL
Cyanophyceae Spirulina LU, PM, A, RL
LU=larva udang penaeid; LM=larva moluska bivalvial; LUT=larva udang air tawar; PM=postlarva moluska bivalvial; RL=rotifer laut;A=artemia; ZT=zooplankton air tawar
Hal-hal yang harus diperhatikan
sebelum mengkultur mikro-alga
Familiar dengan laju pertumbuhan species mikroalga di laboratorium
Kebutuhan kultur / species sepanjang siklus hidup
Jumlah algae yang dibutuhkan untuk pakan dan inokulasi diperhatikan
Jumlah flasks kultur
Ekstra produksi jika ada kultur yang gagal
Stok kultur harus steril (bacteria free) untuk kebanyakan species
Bebas kontaminasi species mikroalga lain, jamur, protozoa
Teknik Sterilisasi
Metode umum:
Pasteurisasi
80 oC dan didinginkan alamiah
Autoclave
Sodium Hypochlorite (bleach)
0.5 mL/L (10 tetes)
Neutralize: 10-15 mL sodium thiosulfate
(248 g/L) per liter
Hydrochloric acid
0.2 mL/L (4 tetes)
Neutralize: Na2CO3 0.4-0.9 g/L
Parameter Kisaran Optimum
Suhu (°C) 16-27 18-24
Salinitas (g.L-1) 12-40 20-24
Intensitas cahaya
(Lux)
1,000 - 10,000
(tergantung volume
dan kepadatan)
2,500 - 5,000
Photoperiod
(light: dark, hours)
16:8(min)
24:0(max)
pH 7-9 8.2-8.7
1. Aeration-mixes culture, tambah CO2
2. Semua essential nutrients ada
3. Terbatas waktu
(Anonymous, 1991)
Kondisi Umum Kultur Mikroalga
Cahaya
Dibutuhkan untuk kegiatan fotosintesis
Kebutuhan cahaya (intensitas dan fotoperiode) tergantung padakedalaman dan kepadatan kultur (korelasi positif)
semakin tinggi kedalaman dan kepadatan kultur,
intensitas cahaya yang dibutuhkan semakin tinggi
Sumber cahaya: sinar matahari atau cahaya buatan dari tabungfluoresens (lampu neon).
Intensitas cahaya yang terlalu tinggi akan mengakibatkan foto-inhibisi pada kultur. Durasi penggunaan cahaya buatan ≥ 18jam sehari
pH
Kisaran pH pada kebanyakan kultur mikroalga adalah antara 7-9dengan kisaran optimum 8,2-8,7.
Kondisi Umum Kultur Mikroalga
Aerasi / pengadukan
Sumber CO2 untuk proses fotosintesis
Pengadukan
menghindari terjadinya sedimentasi pada kultur mikroalga agar
semua sel terekspos secara merata terhadap cahaya & nutrien
Suhu
Suhu optimal bagi kultur mikroalga berkisar antara 20-240C.
Suhu < 160C menurunkan laju pertumbuhan
Suhu > 350C menyebabkan kematian beberapa spesies
Salinitas
Mikroalga air laut sangat toleran terhadap perubahan salinitas;
salinitas optimum 20-24 g/L-1.
Kondisi Umum Kultur Mikroalga
Fase Pertumbuhan Kultur Mikroalga
Secara umum, konsentrasi sel pada kultur mikroalga lebih tinggi
bila dibandingkan dengan kondisinya di alam kultur mikroalga
harus diperkaya dengan nutrien untuk menghindari defisiensi.
Medium yang umum digunakan untuk kultur mikroalga adalah
medium Walne – Medium Premix
Nutrien harus dalam jumlah yang tepat
Phosphate Nitrogen
TraceMetals Silicate
Sunlight,
CO2,
Water
Fase Pertumbuhan Kultur Mikroalga
Nutrien substansi yang dibutuhkan untuk survive atau dibutuhkan untuk sintesis komponen organik sel (pertumbuhan sel)
Essential:
1. Makronutrien: a. N – (NO3, NH4) protein, DNA
b. P – ATP, ADP
c. C,H,O
d. Ca, Mg, Na, K, S, Cl (biasanya banyak)
2. Mikronutrien: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo (fiksasI N), Co
Beneficial :
1. Vitamin (B12, B1) : cyanobacteria, diatom, green alga,
dinoflagellates
2. Si: penting untuk diatom (membuat cangkang, metabolisme)
Kebutuhan Nutrisi Kultur Mikroalga
Medium WalneKonstituen Jumlah
Larutan A(1 mL per 1 L kultur)
FeCl3 0,8 g
MnCl.4H20 0,4 g
H3BO3 33,6 g
EDTA 45 g
NaI2PO4.2H2O 20 g
NaNO3 100 g
Larutan B 1 mL
Ditambahkan akuades hingga 1L Dipanaskan hingga larut
Larutan B ZnCl2 2,1 g
CoCl2.6H2O 2,0 g
((NH4)6Mo7O24.4H2O) 0,9 g
CuSO4.5H2O 2,0 g
HCl 10 mL
Ditambahkan akuades hingga 0,1 L Dipanaskan hingga larut
Larutan C(0,1 mL per 1L kultur)
Vitamin B1 0,2 g
Larutan E 25 mL
Ditambahkan akuades hingga 0,2 L
Larutan D(untuk kultur diatom, tambahkan pada larutan A dan Csebanyak 2 mL per 1 L kultur)
Na2SiO3.5H2O 40 g
Ditambahkan akuades hingga 1 L Dikocok hingga larut
Larutan E Vitamin B12 0,1 g
Ditambahkan akuades hingga 0,25 L
Larutan F(untuk kultur Chroomonas salina, tambahkan padalarutan A dan C sebanyak 1 mL per 1 L kultur)
NaNO3 200 g
Ditambahkan akuades hingga 1 L
Nutritional value dari algae tidak dapat diperbaiki jika kultur sudah
melewati fase 3 karena penurunan daya cerna, defisiensi nutrisi dan
kemungkinan produksi dari metabolite yang toksik.
Kegagalan kultur dapat disebabkan oleh :
- Kultur yang kurang steril
- Kekurangan nutrien
- Defisiensi O2
- Suhu yang tidak optimal
- Fluktuasi / perubahan pH yang ekstrim
Kunci sukses dari produksi alga
menjaga kultur dalam exponential phase.
Kebutuhan Nutrisi Kultur Mikroalga
MikroalgaTampilan mikroskopik mikroalga yang umum dipakai dalam akuakultur
Dunaliella sp. Nannochloropsis sp.
Chaetoceros sp. Spirulina sp.
Chlorella sp.
Thalasiossira sp.
Kultur stok / start-up mikroalga dalam tabung reaksi
Kultur mikroalga dalam gelas Erlenmeyer 100 - 250 mL
Kultur mikroalga dalam gelas Erlenmeyer 1 L
Isolat mikroalga Stok kultur Up-scalled
5 –10 L
Up-scaling Kultur Mikroalga
Kultur mikroalga skala hatchery
Kultur mikroalga skala lapangan / industri
Teknik Kultur Mikroalga
Indoor / Outdoor- Kultur indoor
memudahkan untuk mengontrol cahaya, suhu, kadar nutrisi,
kontaminasi oleh alga kompetitor.
- Kultur outdoor
memberikan masalah dalam memelihara kultur mikroalga yang
spesifik dalam waktu yang lama.
Open / Closed- Open culture
seperti tangki atau kolam yang tidak ditutup
lebih mudah terkontaminasi
- Closed culture
seperti tabung, flask, carboys, dan kantong
tidak mudah terkontaminasi karena tertutup.
Teknik Kultur Mikroalga
Axenic (steril)/ xenic
(+) Kultur axenic bebas dari organisme asing seperti bakteri
( -) Tidak praktis untuk pelaksanaan secara komersil
Batch
inokulasi sel ke dalam medium nutrisi hanya dilakukan satu kali
Teknik Kultur Mikroalga
Semi continuous- Dapat dilakukan secara indoor maupun outdoor
- Pemanenan periodik diikuti dengan menambahkan nutrien
ke dalam volume kultur semula.
ContinousSuplai air (laut) bernutrisi secara kontinu dipompa ke dalam tangki pertumbuhan, dan buangan kultur secara simultan dibasuh
laju pertumbuhan kultur mikroalga dapat mendekati laju pertumbuhan yang maksimum
1. Kultur turbidostat, dimana konsentrasi mikroalga dijaga pada level tertentu dengan mengencerkan kultur dengan medium baru secara otomatis
2. Kultur chemostat, dimana laju penambahan medium baru diatur sedemikian rupa sehingga laju pertumbuhan mikroalga konstan, (bukan kepadatan mikroalga)
Tipe Kultur Kelebihan Kekurangan
Indoor Dapat dikontrol (predictable) Mahal
Outdoor murah Sulit dikontrol (Iess predictable)
Closed Kontaminasi kurang Mahal
Open murah Mudah kontaminasi
Axenic Predictable Mahal, sulit
Non-axenic Murah, lebih mudah Less predictable
Continuous Efisien, ,menyediakan suplai sel
berkualitas tinggi yang konsisten,
laju produksi tinggi
Sulit, umumnya hanya
memungkinkan bagi kultur
dalam jumlah yang rendah,
pembelian peralatan dapat
sangat tinggi
Semi-continuous Lebih mudah, agak efisien Kualitasnya bervariasi
Batch Paling mudah Tidak efisien, kualitas dapat
tidak konsisten
Digunakan sebagai pakan alami dalam produksi zooplankton dan larva udang
Morfologi
Golden brown diatom
Ukuran: 12 µm (l), 10.5 µm (p)
Berkoloni membentuk rantai
Salinitas : 26 – 32 ppt
Suhu : 28 – 30 °C
Kultur media
Medium Walne + Si
Guillards f/2 + Si
Analisis nutrisi
28% Protein
23% Carbs
9% Fat
Mikroalga: Chaetoceros gracilis
Mikroalga: Chlorella sp.
Chlorella alga hijau ; kandungan klorofil paling tinggi
Mengandung vitamin, mineral, serat, asam nukleat, asam amino, enzim (chlorophyllase dan pepsin ).
Kandungan Protein Chlorella yang tinggi (60%)
Chlorella Growth Factor (CGF)
mempercepat pemulihan jaringan rusak
memperbaiki sistem imun.
Digunakan sebagai pakan dalam produksi zooplankton (rotifera, daphnia dll), larvikultur ikan, produksi makanan, kosmetik, dll.
Berguna untuk green water technique menjaga kualitas air
Mikroalga: Spirulina sp.
Merupakan alga hijau-biru berfilamen(Green-blue Algae) / cyanobacterium
Air tawar (danau) pH tinggi
Merupakan sumber makronutrien dan mikronutrien untuk larva beberapa ikan, udang, dan moluska / bivalvial
Fatty acids (18%),pigmen (carotenes, chlorophyll), Vit.A, E, dan mineralnya baik untuk kesehatan ikan
Kandungan protein tinggi (55-70%)
Digunakan dalam industri makanan, minuman, suplemen, dan kosmetik
Kultur mikroalga harus dipanen saat pertumbuhan kultur
mencapai tahap stationer
Teknik pemanenan:
1. Filtrasi
2. Sentrifugasi
3. Penambahan flokulan elektrik (electro flocculation)
4. Penambahan flokulan kimiawi (chemical flocculation)
Pemanenan dan Penyimpanan Mikroalga
Pemanenan dan Penyimpanan Mikroalga
Penambahan Flokulan Kimia
- Aluminium sulfat
- Feri klorida
- Hasil panen (konsentrat alga) umumnya kurang baik digunakansebagai pakan alami (tidak tahan lama)
Menyebabkan sel mikro-alga mengalami
koagulasi dan dapat dipisahkan dari medium
Kultivasi SpirulinaPemanenan segar
Pemanenan Spirulina sp.
Big Harvesting Harvester Dewatering Tables and Algae Bloom
Commercial product
Pemanenan dan Penyimpanan Mikroalga
Sentrifugasi- Volume mikroalga besar Cream separator- Kecepatan sentrifuga tergantung dari jenis mikroalga dan model alat
Penyimpanan
Penyimpanan selama 1-2 minggu dalam freezer atau refrigerator
Kultur Tetraselmis sp. disimpan dalam tempat gelap dan suhu 4oC untuk
menjaga viabilitas
Cream separator
Penggunaan senyawa tambahan dalam preservasi mikroalga:
1. Anti oksidanmemperpanjang siklus hidup kultur mikroalga dengan pencegahanoksidasi yang menyebabkan perubahan bau serta warna pada kulturmikroalga; menjaga kandungan asam lemak esensial serta vitamindalam kultur (vitamin C, E).
2. Zat Asammenjaga level pH (keasaman air agar stabil pada pH<5 untukmencegah kerusakan sel (autolisis) dan dekomposisi oleh mikroba
3. Agen Krioprotektan:Mencegah kerusakan sel membran akibat kristalisasi es dalamproses penyimpanan kultur mikroalga pada suhu rendah (<0°C)
4. Senyawa preservatif lainnyazat tambahan yang membantu melindungi kultur dari pembusukan,terutama oleh mikroorganisme (biologis)
Parameter kualitas kultur mikroalga konsentrat
NO Parameter Interval Monitoring
Waktu Monitoring
Metode
1 Kepadatan sel Mingguan 08.00 HaemocytometerPengamatan mikroskopik
2 pH Harian 08.00 pH meter
3 AROMA0 = aroma normal1 = aroma berbega,
tidak menyengat2 = aroma menyengat
Mingguan 08.00 Organoleptic / indera penciuman
4 Pemisahan (grading)1.Kepadatan sel2. Kondisi sel (bentuk, jumlah sel yang hidup)
Mingguan 08.00 Pengamatan mikroskopik
5 Jumlah bakteri total / Total Bacteria Count (TBC)
Mingguan 08.00 Penumbuhan / inokulasi pada medium agar
Permasalahan terkait dengan proses kultur dan penggunaan mikroalga
1. Kontaminasi kulturMedium kultur (air and nutrien), air kultur, selang, tabung, kultur stok / starter
2. Produksi kultur dengan kualitas yang tidak konsisten3. Kualitas dan kuantitas
- teknik kultur- musim- sumber nutrisi- prosedur kultur yang tidak optimal
4. Pemanenan / harvesting5. Strategi transportasi / delivery6. Penyimpanan / preservation
Tahap minimalisasi permasalahan proses kultur dan penggunaan mikroalga
- Pengelolaan kultur stok murni
- Optimasi proses persiapan serta up-scalling kultur
- Standar prosedur kultur:1. Kepadatan sel awal kultur mikroalga2. Optimasi medium kultur (rasio Nitrogen:Phospor, Silikat)
- peningkatan pertumbuhan kultur- peningkatan kualitas alga- minimalisasi kontaminan dan/atau polutan
3. Strategi pemanenanPeriode pemanenan: kualitas hasil panen algaTeknik pemanenan
4. Teknologi preservasi / penyimpananPemanenan dan penyimpanan ---- pasta alga