Abstrak—  Kadmium  adalah  logam  beracun  yang  bersifat toksik  dan  dapat  membahayakan  makhluk  hidup  serta ekosistem  perairan.  Chlorella  sp.  memiliki  kapasitas  tinggi untuk  mengikat  logam  berat  seperti  kadmium.    Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  kemampuan  hidup  Chlorella  sp., daya resistensi di media terpapar logam Cd, serta kemampuan bioakumulasi terhadap logam Cd. Tahap pertama pemeliharan kultur Chlorella sp. dengan subkultur setiap 48 jam. Penentuan kurva  pertumbuhan  Chlorella  sp.  dengan  mengukur  densitas (OD)  menggunakan  spektrofotometer  setiap  2  jam  selama  24 jam.  Selanjutnya  Uji  resistensi  logam  Cd  dilakukan  dengan kisaran  konsentrasi  CdCl 2 0-50  mg/L  selama  24,  48,  dan  72 jam. Uji bioakumulasi logam Cd oleh Chlorella sp. berdasarkan hasil  uji  resistensi  (range  finding  test),  yaitu  0,  5,  10,  dan  15 mg/L  Cd  selama  24,  48,  dan  72  jam.    Data  dianalisis  secara deksritif  kualitatif.  Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa Chlorella  sp.  resisten  terhadap  logam  berat  Cd  hingga konsentrasi 15 mg/L.
Kata Kunci—Chlorella sp., mg/L, Logam Cd, Resistensi.

## I. PENDAHULUAN
ENINGKATNYA  berbagai  aktivitas  manusia  seperti kegiatan industri, pertambangan, teknologi komunikasi  dan  transportasi  akan  menyebabkan  berbagai dampak  termasuk  dampak  yang  merugikan.  Salah  satu dampak  yang  merugikan  bagi  lingkungan  dan  manusia adalah pencemaran lingkungan oleh logam berat di perairan [1].  Kadmium  (Cd)  merupakan  logam  berat  yang  sangat toksik yang  mungkin dapat terpapar di perairan [2].
Penghilangan  logam  berat  dari  limbah  industri  sangat penting bagi masyarakat sebagai upaya untuk mendaur ulang dan menghilangkan logam dari lingkungan, namun remediasi logam  dengan  metode  fisika-kimia  masih  mahal  dan  tidak ramah  lingkungan  [3].  Teknik  bioremoval  logam  berat dengan memanfaatkan fitoplankton atau mikroalga merupakan  salah  satu  alternatif  teknik  bioremediasi  di lingkungan perairan [4].
Beberapa  penelitian  tentang  mikroorganisme  khususnya mikroalga  sebagai  agen  bioremediasi  telah  banyak dikembangkan. Pada strain Chlorella mampu hidup di media terpapar  Cd 2+ 11,24  mg/L  [5].  Paparan  Cd 2+ 5 µ mol/L menghambat 50% pertumbuhan Chlorella vulgaris [6]. Pada mikroalga  Isochrysis  galbana  mampu  mengakumulasi  0,02 mg/g  Cd 2+ dari  1  mg  Cd  [7].  Pada  Planothidium lanceolatum  mampu  mengakumulasi  Cd 2+ 3,1  mg/L  [7], sehingga mikroalga berpotensi sebagai bioakumulator logam kadmium termasuk Chlorella sp. Penelitian ini akan menguji
apakah  kultur  Chlorella  sp.  dari  BBAP  Situbondo  mampu resisten terhadap logam Cd.
Sel  Chlorella  sp.  berbentuk  bulat  atau  bulat  telur  dan umumnya  merupakan  alga  bersel  tunggal  (unicellular), meskipun  kadang-kadang  dijumpai  berkelompok.  Diameter selnya  berkisar  antara  2-8  µm,  berwarna  hijau,  dan  dinding selnya  keras  yang  terdiri  dari  selulosa  dan  pektin,  serta mempunyai  protoplasma  yang  berbentuk  cawan.  Chlorella sp.  dapat  bergerak  tetapi  sangat  lambat  sehingga  pada pengamatan seakan-akan tidak bergerak [8].

## II. METODOLOGI

## A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian berlangsung dari bulan Desember 2013 - Maret 2014  di  Laboratorium  Mikrobiologi  dan  Bioteknologi Jurusan  Biologi  FMIPA  ITS.  Analisis  logam  kadmium dilakukan  di  Laboratorium  Balai  Penelitian  dan  Konsultasi Industri Surabaya.

## B. Sterilisasi Alat
Sterilisasi  alat  untuk  mensterilisasi  semua  peralatan  dari kontaminasi  mikroorganisme  lain.  Alat  non-gelas  (batu  dan selang  aerasi)  dicuci  menggunakan  air  mengalir  dan detergen,  ditiriskan  sampai  kering.  Selanjutnya  alat  non- gelas  direndam  dalam  larutan  kaporit  20  ppm  (selama  24 jam).  Selanjutnya  dibilas  dengan  air  tawar  dan  dikering anginkan [9].
Sterilisasi  untuk  alat  gelas  (pipet  tetes,  erlenmeyer,  gelas beaker,  gelas  ukur,  wadah kaca) dicuci dengan air mengalir dan  detergen  kemudian  dikering  anginkan.  Selanjutnya  alat gelas  diautoklaf  dengan  suhu  121 o C  dan  tekanan  1  atm selama 30 menit [9].
C. Persiapan Media Untuk Kultivasi Chlorella sp.
Media  untuk  kultur  Chlorella  sp.  menggunakan  air  tawar (pH  netral)  yang  disaring  dengan  filter  bag  dan  ditampung dalam  wadah  yang  bersih  dan  tahan  panas.  Selanjutnya  air tawar tersebut dipanaskan sampai mendidih (100 o C) selama 5  menit,  didinginkan  dan  disaring  menggunakan  kertas saring  Whatman  no.  1,  filtrat  ditampung  ke  dalam  wadah kaca volume 250 ml [9].
Nutrisi kultur Chlorella sp. adalah pupuk Aqua-Walne dan vitamin (Tabel 1). Semua bahan nutrisi dilarutkan ke dalam akuades 1 L kemudian dipanaskan dengan suhu 60 o C selama 15 menit, selanjutnya diautoklaf dengan suhu 120 o C selama 30 menit [9].

## Potensi Chlorella sp. sebagai Bioakumulator Logam Berat Kadmium
Ryan Widi Anggar Kusuma dan Enny Zulaika Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: ennyzulaika@bio.its.ac.id
M
Tabel 1. Komposisi pupuk aqua-Walne dan vitamin Komposisi Aqua-Walne Jumlah Komposisi Vitamin Jumlah NaNO 3 100 gr B 1 100 mg Na 2 EDTA 45 gr B 12 5 mg H 3 BO 3 33,6 gr NaH 2 PO 4 20 gr FeCl 2 1,3 gr MnCl 2
0,36 gr
[9]
D.  Pembuatan Larutan Stok CdCl 2 Larutan  stok  digunakan  untuk  persediaan  larutan  CdCl 2 sebagai  bahan  baku  untuk  pemaparan  logam  Cd.  Larutan stok  CdCl 2 1000  mg/L dibuat  dengan  cara  melarutkan  500 mg  CdCl 2 ke  dalam  akuades  steril  dalam  labu  ukur  volume 500  ml.  Penyimpanan  larutan  stok  CdCl 2 dilakukan  pada suhu  ruang.  Untuk  setiap  perlakuan  pemaparan  CdCl 2 dihitung menggunakan persamaan (1), yaitu:
(1) Keterangan: C 1 : Konsentrasi yang diinginkan (mg/L) V 1 : Volume larutan yang diinginkan (kultur Chlorella sp.)
C 2 : Konsentrasi larutan stok (mg/L)
V 2 : Volume konsentrasi larutan stok kadmium yang ditambahkan  ke V 1

## E. Kultivasi Chlorella sp. Untuk Perlakuan
Biakan Chlorella sp. diperoleh dari Balai Besar Penelitian Air  Payau  (BBAP)  Situbondo  dengan  kepadatan  awal (100×10 4 )  sel/ml.  Stok  kultur  Chlorella  sp.  dibuat  dengan mencampurkan  100  ml  biakan  Chlorella  sp.  dan  air  tawar 400  ml  ke  dalam  erlenmeyer  volume  500  ml,  kemudian ditambahkan pupuk aqua-Walne dan vitamin masing-masing 1 ml. Selanjutnya diletakkan di atas Rotary shaker 100 rpm, diinkubasi  pada  suhu  ruang  serta  pencahayaan  12  jam menggunakan  lampu  TL  40  watt  [7].  Setiap  48  jam dilakukan  sub  kultur  untuk  kontinyuitas  kultivasi  Chlorella sp [4].

## F. Kurva Pertumbuhan Chlorella sp.

## Kurva  pertumbuhan  untuk  menentukan  umur  perlakuan
Chlorella sp. Pertumbuhan sel Chlorella sp. diamati dengan cara  mengukur  optical  density  (OD)  pada  600  nm menggunakan  spektrofotometer.  Pengukuran  dilakukan setiap 2 jam sekali dimulai dari jam ke - 0 sampai jam ke - 24.  Umur  inokulum  ditentukan  pada  titik  tengah  (µ)  fase eksponensial [4].

## G. Uji Resistensi Chlorella sp.
Uji  resistensi  dilakukan  untuk  mencari  range  finding  test untuk menentukan konsentrasi maksimal yang dapat ditolerir oleh  Chlorella  sp.  Uji  resistensi  Chlorella  sp.  dilakukan pada wadah kaca volume 100 ml, inokulum didapatkan dari hasil  kultivasi.  Media  kultur  Chlorella  sp.  untuk  uji resistensi  mengandung  pupuk  aqua-Walne,  vitamin,  dan logam  CdCl 2 berbagai  konsentrasi  dimulai  dengan  0  mg/L sebagai  kontrol;  2,5;  5;  7,5;  10  mg/L  [10]  kemudian konsentrasi  ditingkatkan  12,5;  15  mg/L,  25  mg/L  dan  50
mg/L.  Kultur  yang  dipapar  CdCl 2 diletakkan  di  atas  Rotary shaker  100  rpm,  diinkubasi  pada  suhu  ruang  serta pencahayaan  12  jam  menggunakan  lampu  TL  40  watt  [7]. Pengamatan  jumlah  kepadatan  sel  hidup  dilakukan    setelah kultur  berumur  24  jam  menggunakan  haemacytometer  dan mikroskop  (Gambar  1.).  Haemacytometer  dibersihkan  1  ml kultur  mikroalga  Chlorella  sp.  diteteskan  di  bidang pengamatan  haemacytometer,  penetesan  harus  hati-hati supaya  tidak  terjadi  gelembung  udara  di  bawah  gelas penutup [8].
Gambar 1. Area perhitungan haemacytometer [8].
Chlorella  sp.  di  area  pengamatan  yang  berjumlah  5  atau disebut  kamar  R,  dihitung  jumlahnya  dengan  menggunakan hand tally counter baik yang mati ataupun hidup. Jika sudah didapatkan  jumlah  mikroalga  maka  untuk  mengetahui jumlah  mikroalga  per  1  ml  dengan  menggunakan  rumus persamaan yang disajikan pada persamaan (2) [11], yaitu :
(2)
Keterangan :
A, B, C, D, E :jumlah  sel  yang  dihitung  menggunakan  hand  tally
counter tiap kamar R
5 :jumlah kotak yang diamati dalam kamar R 4.10 6 :volume setiap kotak pengamatan haemacytometer
Resistensi Chlorella sp. dihitung dengan persamaan (3), yaitu :
(3)
Keterangan :
A  : jumlah sel yang hidup B  : jumlah sel total (hidup & mati) Konsentrasi yang mampu ditoleransi jika jumlah sel hidup > 50%

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Kultivasi Chlorella sp.
Kultivasi  Chlorella  sp.  dilakukan  untuk  pemeliharaan kultur  biakan  yang  berasal  dari  BBAP  Situbondo.  Menurut [4],  pemeliharaan  stok  kultur  Chlorella  sp.  dengan melakukan subkultur setiap 48 jam. Keberhasilan pemeliharaan  stok  kultur  Chlorella  sp.  ditandai  dengan kultur  yang  berwarna  hijau  sedangkan  kultur  yang  mati ditandai  dengan  kultur  yang  memudar  dan  menjadi  jernih (Gambar 2).
C 1 x V 1 = C 2 x V 2
Jumlah sel/ml = [(A+B+C+D+E) / 5] x 4.10 6 ]
[(a / b) x 100%)]
Gambar  2.  Stok  kultur  Chlorella  sp.  (A.  hidup,  B.  mati,  C Chlorella  sp.  mati  yang  menggumpal  di  dasar  tabung  kultur) (Dokumentasi Pribadi, 2014).
Sel  induk  Chlorella  sp.  dalam  kisaran  waktu  15  menit akan berubah menjadi sporangium yang berisi 2-4 autospora [12],  selanjutnya  lapisan  dinding  sel  induk  sporangium pecah  dan  2-4  autospora  dilepas,  autospora  kemudian  akan membentuk sel vegetatif baru [13].

## B. Kurva Pertumbuhan
Pengamatan kurva pertumbuhan digunakan untuk menentukan  umur  perlakuan.  Pertumbuhan  Chlorella  sp. diamati  dengan  mengukur  kekeruhan  (optical  density) menggunakan  spektrofotometer  pada  panjang  gelombang 600  nm.  Kurva  pertumbuhan  Chlorella  sp.  dari  jam  ke  –  0 sampai dengan jam ke – 24 ditampilkan pada (Gambar 3).

## Gambar 3. Kurva pertumbuhan Chlorella sp.
Kultur Chlorella sp. mencapai fase eksponensial pada jam ke – 4 sampai dengan jam ke – 12. Berdasarkan gambar 4.3 di atas, umur inokulum perlakuan yang digunakan untuk uji resistensi dan bioakumulasi  adalah 8 jam setelah kultur.
Kurva  pertumbuhan  Chlorella  sp.  diawali  dengan  fase adaptasi,  dilanjutkan  fase  eksponensial,  stasioner,  dan diakhiri  dengan  fase  kematian.  Fase  eksponensial  ditandai dengan  penambahan  jumlah  sel  yang  sangat  cepat  melalui pembelahan  sel  dan  apabila  dihitung  secara  matematis membentuk fungsi logaritmik [11].

## C. Uji Resistensi Chlorella sp.
Uji  resistensi  dilakukan  untuk  mencari  range  finding  test yang  fungsinya  untuk  menentukan  konsentrasi  maksimal yang  dapat  ditolerir  oleh  Chlorella  sp.  Uji  resistensi Chlorella  sp. terhadap logam Cd dimulai dari konsentrasi 5 mg/L sampai dengan 50 mg/L. Hasil uji resistensi Chlorella sp.  yang  dipapar  dengan  logam  Cd  konsentrasi  0–50  mg/L bervariasi dari 44% - 100% (Gambar 4).
Gambar 4. Hasil uji resistensi Chlorella sp. pada pemaparan logam CdCl 2 dari 0 jam sampai 5 jam.
Pada  konsentrasi  0  mg/L  CdCl 2 ,  persentase  sel  hidup mencapai 100 % dari jam ke – 0 sampai dengan jam ke – 5. Selanjutnya pemaparan konsentrasi CdCl 2 5 mg/L, 10 mg/L dan  15  mg/L  terjadi  penurunan  jumlah  sel  hidup  Chlorella sp.  hingga  akhir  pengamatan  jam  ke  –  5.  Hasil  uji  logam CdCl 2 sampai  15  mg/L  menunjukkan  persentase  jumlah  sel hidup  di  atas  50%,  sehingga  konsentrasi  maksimal  yang dapat  ditolerir  oleh  Chlorella  sp.  supaya  tetap  hidup  dan memungkinkan  untuk  digunakan  sebagai  agen  bioremediasi adalah  konsentrasi  15  mg/L CdCl 2 . Range finding test yang akan diujikan adalah 0, 5, 10 & 15 mg/L CdCl 2 .
Menurut  Arunakumara  dan  Zhang,  Cd  merupakan  logam berat  yang  dapat  terakumulasi  di  dalam  sel  mikroalga, bersifat  fitotoksik  kuat,  menghambat  pertumbuhan  dan bahkan  dapat  menyebabkan  kematian    [14].  Secara  umum efek logam berat terhadap sel mikroalga adalah menghambat aktivitas enzim, misal enzim yang tersusun oleh asam amino cysteine  gugus  sulfuhidrilnya  akan  tergantikan  oleh  ion logam Cd 2+ , sehingga enzim tersebut kehilangan aktivitasnya.  Selain  itu  ion  logam  Cd 2+ juga  dapat mengacaukan  reaksi  redoks  di  dalam  sel.  Radikal  bebas  di dalam  sel  ROS  (reactive  oxygen  species)  yang  dapat direduksi  oleh  enzim  antioksidan  menjadi  tidak  tereduksi sehingga  enzim  antiokasidan  akan  menghikat  ion  logam Cd 2+ .
Menurut  Carfagna,  dkk.,  logam  Cd  mempunyai  muatan ion positif sehingga ion Cd 2+ akan berikatan dengan protein atau enzim di dalam sel yang bermuatan negatif [15]. Salah satu senyawa di dalam sel adalah protein atau enzim, jika ion logam  berat  Cd  terikat dengan enzim atau protein maka hal tersebut  akan  menggangu  fungsi  enzim  atau  protein. Mikroalga mempunyai mekanisme menanggulangi toksisitas logam  berat  di  dalam  sel  termasuk  logam  Cd  dengan  cara sistem  pertahanan  menggunakan  antioksidan,  enzimatik  dan non-enzimatik, yang dirancang untuk mengontrol konsentrasi  radikal  bebas  (ROS).  Protein  termasuk  enzim yang mengandung asam amino cystein merupakan salah satu bentuk pertahanan mikroalga terhadap logam berat termasuk Cd.  Protein  cystein  berperan  sebagai  donor  dan  akseptor elektron.  Cystein  merupakan  protein  yang  berfungsi mengikat  radikal  bebas  (ROS),  namun  kehadiran  ion  logam Cd 2+ menyebabkan  cystein  harus  mengikat  (ROS)  dan  ion logam  Cd 2+ bersamaan.  Kehadiran  ion  logam  Cd 2+ dalam jumlah  berlebihan  di  dalam  sitoplasma  sel  Chlorella  sp. menyebabkan  keseimbangan  (homeostasis)  Chlorella  sp. terganggu.
A
B
C
Hal  ini  menunjukan  adanya  hubungan  antara  induksi logam  Cd  terhadap  produksi  GSH  yang  mengandung tripeptia  cysteine  untuk  mengikat  logam  berat  yang  masuk ke dalam sitoplasma sel Chlorella sp. Jika jumlah logam Cd yang  diikat  grup  sufuhidril  cystein  berlebih  akan menyebabkan  sel  terganggu  dan  akhirnya  mati  dengan bentuk tidak utuh, pecah (lisis), dan berwarna pudar (bening) tidak  mengandung  kloroplas  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 5.
Gambar 5. Bentuk sel Chlorella sp. yang dipapar logam CdCl 2 (A. Hidup, B. Mati) (Dokumentasi pribadi, 2014).

## IV. KESIMPULAN
Kesimpulan  penelitian  Potensi  Chlorella  sp.  Sebagai Bioakumulator Logam Berat Kadmium adalah : 1. Mikroalga  Chlorella  sp.  resisten  terhadap  logam  Cd 2+ sampai dengan konsentrasi 15 mg/L.
2. Mikroalga  Chlorella  sp.  berpotensi  untuk  dikembangkan sebagai agen bioremediasi logam berat kadmium di IPAL yang mengandung logam kadmium.
3. Data  bioakumulasi  logam  kadmium  oleh  Chlorella  sp. tidak ditampilkan

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  Ryan  Widi  mengucapkan  terima  kasih  sebesar- besarnya  kepada  Dr.  Enny  Zulaika  yang  telah  meluangkan waktu,  tenaga  serta  pikiran  dalam  penyusunan  jurnal POMITS”. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada seluruh  teman-teman  seperjuangan  Tursiops  truncatus  yang telah membantu dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Ahuja,  S.  2009.  “Overview,  in Satinder Ahuja edition, Handbook of Water Quality and Purity 1st edition”. Academic Press. New York.
[2] Cotton,  F.A.  &  Wilkinson,  G.  1995.  “Kimia  Anorganik  Dasar”.  UI Press. Jakarta.
[3] Hashim, S.O., Delgado,O., Hatti, K.R., Mulaa, F.J. & Mattiasson, B. 2004.  “Starch  Hydrolyzing  Bacillus  halodurans  Isolated  From  A Kenyan Soda Lake”. Biotechnology. 26 (8): 23–828.
[4] Monteiro,  C.M.,  Castro,  P.M.L.  &  Malcata,  F.X.  2010.  “Cadmium Removal by Two Strain of Desmodesmus pleiomorphus Cells”. Water Air Soil Pollution. 208: 17-27.
[5] Matsunaga,  T.,  Takeyama,  H.N.T.  &  Yamazawa,  A.  1999. “Screening  of  Marine  Microalgae  for  Bioremediation  of  Cadmium Polluted Seawater”. Journal Biotechnology. 70: 33–38.
[6] Ouyang, H., Kong, X, He, W., Qin, N., He, Q., Wang, Y. Wang, R. & Xu,  F.  2012.  “Effects  of  Five  Heavy  Metals  at  Sub-Lethal Concentrations  on  The  Growth  and  Photosynthesis  of  Chlorella vulgaris”. Chinnese Science Bulletin. 57 (25): 3363-3370.
[7] Sbihi,  K.,  Cherifi  O.,  Gharmali  A.E.,  Oudra,  B.  &  Aziz.  2012. “Accumulation  and  Toxicological  Effects  of  Cadmium,  Copper  And Zinc  on  The  Growth  and  Photosynthesis  of  The  Freshwater  Diatom
Planothidium lanceolatum (Brébisson) Lange-Bertalot: A laboratory study”. Journal Material Environmental Science. 3 (3) 497-506.
[8] Isnansetyo, A. & Kurniastuty. 1995. Teknik Kultur Fitoplankton dan Zooplankton Untuk Pembenihan Organisme Laut. Kanisius. Jakarta.
[9] Cahyaningsih,  S.,  Muchtar,  A.N.M.,  Purnomo,  S.J.,  Pujiati, Kusumaningrum, I., Haryono, A. Slamet., Y;ulaeni, F., Ramadhan, F. & Bagus. 2006. Petunjuk Teknis Produksi Pakan Alami. Departemen Kelautan  dan  Perikanan  Direktorat  Jenderal  Perikanan  Budidaya Balai Budidaya Air Payau Situbondo.
[10] Edris,  G.,  Alhamed,  Y.  &  Alzahrani,  A.  2012.  “Cadmium  and  Lead Biosorption  by  Chlorella  vulgaris”.  Sixteenth  International  Water Technology Conference. Turkey. 16: 1-11.
[11] Suminto.  2005.  Budidaya  Pakan  Alami  Mikroalgae  dan  Rotifer. Universitas Diponegoro. Semarang.
[12] Klochkova, T.A. & Kim, G.H. 2005. “Ornamented Resting Spores of a  Green  Alga,  Chlorella  sp.,  Collected  from  the  Stone  Standing Buddha Statue at Jungwon Miruksazi in Korea”. Algae. 20 (4): 295- 298.
[13] Manisha,  S.C.A.  2007.  “Growth,  Survival  and  Reproduction  in Chlorella  vulgaris  and  Chlorella  variegata  with  Respect  to  Culture Age and Under Different Chemical Factors”. Folia Microbiology. 52 (4), 399-406.
[14] Arunakumara,  K.  K.  I.  U.  &    Zhang,  X.  2008.  “Heavy  Metal Bioaccumulation  and  Toxicity  with  Special  Reference  to Microalgae”. Journal Ocean University Chinesse. 1 (7): 25-30.
[15] Carfagna,  S.,  Lanza,  N.,  Salbitani,  G.,  Basile,  A.,  Sorbo,  S.  & Vincenza,  V.  2013.  “Physiological  and  Morphological  responses  of Lead or Cadmium exposed Chlorella sorokiana 211-8K
(Clorophyceae)”. SpringerPlus. 2: 147.
A
B