MIKROALGA: KARAKTERISTIK, KLASIFIKASI DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2025

The mikroalga adalah organisme eukariotik, photoautotrophs, yaitu memperoleh energi dari cahaya dan mensintesis makanan mereka sendiri. Mereka mengandung klorofil dan pigmen aksesori lainnya yang memberi mereka efisiensi fotosintesis yang hebat.

Mereka uniseluler, kolonial-ketika mereka ditetapkan sebagai agregat- dan berserabut (soliter atau kolonial). Mereka adalah bagian dari fitoplankton, bersama dengan cyanobacteria (prokariota). Fitoplankton adalah kumpulan mikroorganisme akuatik fotosintetik yang mengapung secara pasif atau memiliki mobilitas yang berkurang.

Gambar 1. Volvox (spherical) Sumber: Frank Fox, via Wikimedia Commons

Mikroalga ditemukan dari terestrial Ekuador ke daerah kutub dan diakui sebagai sumber biomolekul dan metabolit yang sangat penting secara ekonomi. Mereka adalah sumber langsung dari makanan, obat-obatan, hijauan, pupuk dan bahan bakar, dan bahkan merupakan indikator kontaminasi.

karakteristik

Produsen yang memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber energi

Kebanyakan mikroalga berwarna hijau karena mengandung klorofil (pigmen tumbuhan tetrapirrolik), fotoreseptor energi cahaya yang memungkinkan terjadinya fotosintesis.

Namun, beberapa mikroalga memiliki warna merah atau coklat, karena mengandung xantofil (pigmen karotenoid kuning) yang menutupi warna hijau.

Habitat

Mereka mendiami berbagai lingkungan air yang manis dan asin, alami dan buatan (seperti kolam renang dan tangki ikan). Beberapa mampu tumbuh di tanah, di habitat asam dan di dalam batuan berpori (endolitik), di tempat yang sangat kering dan sangat dingin.

Klasifikasi

Mikroalga mewakili kelompok yang sangat heterogen, karena bersifat polifiletik, yaitu mengelompokkan keturunan spesies dari nenek moyang yang berbeda.

Untuk mengklasifikasikan mikroorganisme tersebut telah digunakan berbagai karakteristik, antara lain: sifat klorofil dan cadangan energinya, struktur dinding sel, dan jenis mobilitas yang dimilikinya.

Sifat klorofilnya

Sebagian besar alga menyajikan klorofil tipe A dan beberapa menghadirkan jenis klorofil lain yang diturunkan darinya.

Banyak fototrof obligat dan tidak tumbuh dalam kegelapan. Namun, beberapa tumbuh dalam gelap dan mengkatabolisme gula sederhana dan asam organik tanpa adanya cahaya.

Misalnya, beberapa flagelata dan klorofit dapat menggunakan asetat sebagai sumber karbon dan energi. Yang lain mengasimilasi senyawa sederhana dengan adanya cahaya (photoheterotrophy), tanpa menggunakannya sebagai sumber energi.

Polimer karbon sebagai cadangan energi

Sebagai produk dari proses fotosintesis, mikroalga menghasilkan berbagai macam polimer karbon yang berfungsi sebagai cadangan energi.

Misalnya, mikroalga dari divisi Chlorophyta menghasilkan pati cadangan (α-1,4-D-glukosa), sangat mirip dengan pati tumbuhan tingkat tinggi.

Struktur dinding sel

Dinding mikroalga memiliki struktur dan komposisi kimia yang cukup beragam. Dindingnya dapat terdiri dari serat selulosa, biasanya dengan penambahan xilan, pektin, mannan, asam alginat atau asam fucinic.

Pada beberapa alga berkapur atau coralline, dinding sel menunjukkan pengendapan kalsium karbonat, sementara yang lain memiliki kitin.

Diatom, di sisi lain, memiliki silikon di dinding selnya, di mana polisakarida dan protein ditambahkan, membentuk cangkang simetri bilateral atau radial (frustula). Cangkang ini tetap utuh untuk waktu yang lama, membentuk fosil.

Mikroalga euglenoid, tidak seperti yang sebelumnya, tidak memiliki dinding sel.

Jenis mobilitas

Mikroalga dapat memiliki flagela (seperti Euglena dan dinoflagellata), tetapi tidak pernah memiliki silia. Di sisi lain, beberapa mikroalga menunjukkan imobilitas pada fase vegetatifnya, namun gametnya dapat bergerak.

Aplikasi bioteknologi

Memberi makan manusia dan hewan

Pada tahun 1950-an, ilmuwan Jerman mulai membudidayakan mikroalga secara massal untuk mendapatkan lipid dan protein yang akan menggantikan protein hewani dan tumbuhan konvensional, dengan tujuan mencakup konsumsi ternak dan manusia.

Baru-baru ini, budidaya mikroalga secara besar-besaran telah diproyeksikan sebagai salah satu kemungkinan untuk memerangi kelaparan dan malnutrisi dunia.

Mikroalga memiliki konsentrasi nutrisi yang tidak biasa, yang lebih tinggi daripada yang diamati pada spesies tanaman yang lebih tinggi. Satu gram mikroalga harian adalah alternatif untuk melengkapi makanan yang kurang.

Keuntungan penggunaannya sebagai makanan

Di antara keuntungan menggunakan mikroalga sebagai makanan, kami memiliki yang berikut ini:

• Pertumbuhan mikroalga berkecepatan tinggi (mereka memiliki hasil 20 kali lebih tinggi dari kedelai per satuan luas).
• Ini menghasilkan manfaat yang diukur dalam "profil hematologis" dan dalam "status intelektual" konsumen, saat mengonsumsi dosis harian kecil sebagai suplemen nutrisi.
• Kandungan proteinnya tinggi dibandingkan makanan alami lainnya.
• Konsentrasi tinggi vitamin dan mineral: konsumsi 1 hingga 3 gram produk sampingan mikroalga sehari, menyediakan sejumlah besar beta-karoten (provitamin A), vitamin E dan B kompleks, zat besi dan elemen jejak.
• Sumber nutrisi yang berenergi tinggi (dibandingkan dengan ginseng dan serbuk sari yang dikumpulkan oleh lebah).
• Mereka direkomendasikan untuk latihan intensitas tinggi.
• Karena konsentrasinya, bobotnya yang rendah dan kemudahan pengangkutan, ekstrak kering mikroalga cocok sebagai makanan yang tidak mudah rusak untuk disimpan dalam mengantisipasi situasi darurat.

Gambar 2. Arthrospira adalah cyanobacterium yang banyak digunakan dan dibudidayakan secara massal. Sumber: Joan Simon, dipotong oleh Perdita (Pengguna Wikipedia bahasa Inggris), melalui Wikimedia Commons

Budidaya Perairan

Mikroalga digunakan sebagai makanan dalam budidaya karena kandungan proteinnya yang tinggi (dari 40 hingga 65% dalam berat kering) dan kemampuannya untuk meningkatkan warna salmon dan krustasea dengan pigmennya.

Misalnya, digunakan sebagai makanan untuk bivalvia di semua tahap pertumbuhannya; untuk tahap larva beberapa spesies krustasea dan untuk tahap awal beberapa spesies ikan.

Pigmen dalam industri makanan

Beberapa pigmen mikroalga digunakan sebagai aditif dalam hijauan untuk meningkatkan pigmentasi daging ayam dan kuning telur, serta untuk meningkatkan kesuburan ternak.

Pigmen ini juga digunakan sebagai pewarna pada produk seperti margarin, mayonaise, jus jeruk, es krim, keju, dan produk roti.

Gambar 3. Fotobioreaktor tubular, digunakan untuk mendapatkan senyawa bernilai tinggi dari mikroalga. Sumber: IGV Biotech, dari Wikimedia Commons

Pengobatan manusia dan hewan

Di bidang kedokteran manusia dan kedokteran hewan diakui potensi mikroalga, karena:

• Mereka mengurangi risiko berbagai jenis kanker, penyakit jantung dan mata (berkat kandungan luteinnya).
• Mereka membantu mencegah dan mengobati penyakit jantung koroner, agregasi trombosit, kadar kolesterol abnormal, dan juga sangat menjanjikan untuk pengobatan penyakit mental tertentu (karena kandungan omega-3 mereka).
• Mereka memiliki aksi antimutagenik, merangsang sistem kekebalan, mengurangi hipertensi dan detoksifikasi.
• Mereka memiliki tindakan antikoagulan dan bakterisidal.
• Mereka meningkatkan ketersediaan hayati zat besi.
• Obat-obatan berdasarkan mikroalga terapeutik dan pencegahan telah dibuat untuk mengatasi kolitis ulserativa, gastritis, dan anemia, di antara kondisi lainnya.

Gambar 4. Fotobioreaktor datar: digunakan untuk mendapatkan produk samping mikroalga bernilai tambah tinggi dan dalam percobaan. Sumber: IGV Biotech, dari Wikimedia Commons

Pupuk

Mikroalga digunakan sebagai pupuk hayati dan pengkondisi tanah. Mikroorganisme fotoautotrofik ini dengan cepat menutupi tanah yang rusak atau terbakar, mengurangi risiko erosi.

Beberapa spesies menyukai fiksasi nitrogen, dan telah memungkinkan, misalnya, menanam padi di lahan yang tergenang air selama berabad-abad, tanpa penambahan pupuk. Spesies lain digunakan untuk menggantikan kapur dalam kompos.

Kosmetik

Turunan mikroalga telah digunakan dalam formulasi pasta gigi yang diperkaya, yang menghilangkan bakteri penyebab karies gigi.

Krim yang mengandung turunan tersebut juga telah dikembangkan karena sifat antioksidan dan pelindung ultravioletnya.

Gambar 5. Pemeliharaan mikroalga di bank atau strain. Sumber: CSIRO

Pengolahan limbah

Mikroalga diterapkan dalam proses transformasi bahan organik dari air limbah, menghasilkan biomassa dan air olahan untuk irigasi. Dalam proses ini, mikroalga menyediakan oksigen yang diperlukan untuk bakteri aerob, menurunkan polutan organik.

Indikator polusi

Mengingat pentingnya ekologi mikroalga sebagai produsen utama lingkungan perairan, mereka adalah organisme indikator pencemaran lingkungan.

Selain itu, mereka memiliki toleransi yang tinggi terhadap logam berat seperti tembaga, kadmium dan timbal, serta hidrokarbon terklorinasi, itulah sebabnya mereka dapat menjadi indikator keberadaan logam-logam ini.

Biogas

Beberapa spesies (misalnya, Chlorella dan Spirulina), telah digunakan untuk memurnikan biogas, karena mereka mengkonsumsi karbondioksida sebagai sumber karbon anorganik, selain mengontrol pH media secara bersamaan.

Biofuel

Mikroalga melakukan biosintesis berbagai produk sampingan bioenergi yang menarik secara komersial, seperti lemak, minyak, gula, dan senyawa bioaktif fungsional.

Gambar 6. Pembudidaya mikroalga jenis carousel, digunakan dalam budidaya massal mikroalga untuk industri kosmetik dan makanan. Sumber: JanB46, dari Wikimedia Commons

Banyak spesies yang kaya akan lipid dan hidrokarbon yang cocok untuk digunakan langsung sebagai bahan bakar nabati cair berenergi tinggi, pada tingkat yang lebih tinggi daripada yang ada di tanaman darat, dan juga berpotensi sebagai pengganti produk penyulingan bahan bakar fosil. Hal ini tidak mengherankan, mengingat sebagian besar minyaknya diyakini berasal dari mikroalga.

Satu spesies, Botryococcus braunii, secara khusus, telah dipelajari secara ekstensif. Hasil minyak dari mikroalga diperkirakan mencapai 100 kali lipat dari tanaman darat, dari 7.500-24.000 liter minyak per hektar per tahun, dibandingkan dengan rapeseed dan kelapa sawit, masing-masing 738 dan 3690 liter .

Referensi

1. Borowitzka, M. (1998). Produksi komersial mikroalga: kolam, tangki, umbi dan fermentor. J. of Biotech, 70, 313-321.
2. Ciferri, O. (1983). Spirulina, Mikroorganisme yang dapat dimakan. Mikrobiol. Wahyu, 47, 551-578.
3. Ciferri, O., & Tiboni, O. (1985). Potensi biokimia dan industri Spirulina. Ann. Pdt Microbiol., 39, 503-526.
4. Conde, JL, Moro, LE, Travieso, L., Sánchez, EP, Leiva, A., & Dupeirón, R., dkk. (1993). Proses pemurnian biogas menggunakan kultur mikroalga yang intensif. Bioteknologi. Surat, 15 (3), 317-320.
5. Contreras-Flores, C., Peña-Castro, JM, Flores-Cotera, LB, & Cañizares, RO (2003). Kemajuan dalam desain konseptual fotobioreaktor untuk budidaya mikroalga. Interciencia, 28 (8), 450-456.
6. Duerr, EO, Molnar, A., & Sato, V. (1998). Mikroalga yang dibudidayakan sebagai pakan budidaya. J Mar Biotechnol, 7, 65-70.
7. Lee, Y.-K. (2001). Sistem dan metode kultur massal mikroalga: Batasan dan potensinya. Jurnal Phycology Terapan, 13, 307-315.
8. Martínez Palacios, CA, Chávez Sánchez, MC, Olvera Novoa, MA, & Abdo de la Parra, MI (1996). Sumber protein nabati alternatif sebagai pengganti tepung ikan untuk pakan budidaya. Makalah disajikan dalam Prosiding Simposium Internasional Ketiga tentang Nutrisi Akuakultur, Monterrey, Nuevo León, Meksiko.
9. Olaizola, M. (2003). Pengembangan komersial bioteknologi mikroalga: dari tabung reaksi hingga pasar. Teknik Biomolekuler, 20, 459-466.