Phycocyanin production from Galdieria sulphuraria 009 in palm oil mill effluent: growth, extraction, and antioxidant activity: Produksi fikosianin dari Galdieria sulphuraria 009 dalam limbah cair pabrik kelapa sawit: pertumbuhan, ekstraksi, dan aktivitas antioksidan

Abstract

Palm oil mill effluent (POME), a major byproduct of the palm oil industry in Indonesia, is generated in large volumes and poses environmental risks due to its high organic content> Microalgae offer a promising approach to reduce this waste while simultaneously producing value-added biomass products. This study aimed to determine the optimal POME concentration for microalgal growth of G. sulphuraria 009, to evaluate phycocyanin yield, and to assess its antioxidant activity. This study was initiated with a preliminary screening using 5–50% POME to identify optimal microalgal growth conditions; cultivation in bioreactors with selected concentrations (2.5%, 5.0%, and 7.5%) to evaluate growth performance and chemical yields; and analysis of antioxidant activity and pigment content in both fresh and residual biomass. The preliminary stage revealed 5% POME as the upper threshold for growth, with 2.5% supporting optimal biomass comparable to control (Allen pH 2). Higher POME levels inhibited growth due to light attenuation and ammoniacal nitrogen toxicity. 2.5% POME recorded the highest phycocyanin yield per liter, while 7.5% POME yielded the highest antioxidant activity, likely due to oxidative stress. Antioxidant assays confirmed significant antioxidant activity in all phycocyanin extracts, with the highest activity in 7.5% POME, likely due to oxidative stress. Carotenoid and chlorophyll contents were evaluated in both fresh and residual biomass. Carotenoids were more abundant in fresh biomass, while chlorophyll -A was higher in residual biomass post-extraction, emphasizing the importance of extraction techniques in bioactive compound recovery. This study highlights G. sulphuraria 009 as a viable source of phycocyanin in POME-based cultivation, offering insights into industrial wastewater valorization and sustainable bioproducts.Limbah cair industri kelapa sawit (palm oil mill effluent atau POME) di Indonesia menghasilkan volume yang tinggi dan berpotensi mencemari lingkungan. Mikroalga dapat dimanfaatkan untuk mengurangi limbah sekaligus menghasilkan produk biomassa yang bernilai tambah. Penelitian ini bertujuan menentukan konsentrasi optimum POME bagi pertumbuhan mikroalga Galdieria sulphuraria 009, mengevaluasi produksi fikosianin, serta menilai aktivitas antioksidannya.  Penelitian ini diawali dengan penapisan awal menggunakan 5–50% POME untuk mengidentifikasi kondisi pertumbuhan mikroalga yang optimum; budi daya dalam bioreaktor dengan variasi konsentrasi (2,5; 5,0; dan 7,5%) untuk mengevaluasi kinerja pertumbuhan; dan analisis aktivitas antioksidan serta kandungan pigmen dalam biomassa. Penapisan awal menunjukkan bahwa POME 5% merupakan konsentrasi optimal, sedangkan konsentrasi lebih tinggi menghambat pertumbuhan akibat berkurangnya penetrasi cahaya. Pada budidaya lanjutan, mikroalga dalam POME 2,5% menunjukkan hasil sebanding dengan kontrol (Allen pH 2), sedangkan konsentrasi lebih tinggi menghambat pertumbuhan akibat penaungan dan toksisitas amonia. Produksi fikosianin per volume kultur tertinggi diamati pada mikroalga yang dibudidayakan dalam POME 2,5%, dengan hasil yang sebanding dengan media kontrol. Uji aktivitas antioksidan mengonfirmasi bahwa semua ekstrak fikosianin memiliki aktivitas antioksidan yang signifikan, dengan aktivitas tertinggi pada POME 7,5%. Kandungan karotenoid dan klorofil a dievaluasi dalam biomassa segar dan residu setelah ekstraksi. Karotenoid lebih melimpah dalam biomassa segar, sedangkan klorofil a lebih tinggi dalam residu biomassa. Penelitian ini menunjukkan bahwa G. sulphuraria 009 berpotensi sebagai sumber fikosianin yang layak dalam budidaya berbasis POME, serta memberikan wawasan mengenai pemanfaatan limbah industri dan pengembangan produk bioteknologi berkelanjutan