Inoculum Development Nur Atifah

The inoculum is the starter culture that is injected into the fermenter. It must be of sufficient size for optimal growth kinetics Since the production fermenter in industrial fermentations is so large, the inoculum volume has to be quite large A seed fermenter is usually required to produce the inoculum volume The seed fermenter’s purpose is not to produce product but to prepare inoculum

Inocula Preparation Important to provide sufficient amounts of viable and vital biomass to carry out the large scale production effectively General scheme : Stock culture agar culture shake flask culture seed culture pilot fermenter production fermenter

Preparasi inokulum Faktor kritis : pemilihan media kultur yang dapat mendukung tahap pembentukan sel dan produk yang diinginkan. Media inokulum : untuk menghasilkan sel mikroba dalam jumlah besar tanpa terjadi perubahan genetis Media fermentasi/produksi : untuk menghasilkan produk (biomassa, metabolit, enzim, dsb) Jika media inokulum = media fermentasi => fase lag dapat diminimalkan Jumlah inokulum: 3-10%, <20%, 0,5-5%, 10-20%, terkait dengan waktu fermentasi dan kompetisi dengan kontaminan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan inokulum Kondisi fisiologis : fase pertumbuhan sel pada inokulum Waktu pemindahan inokulum [sel], [nutrien], dsb

Diskusi : - Media inokulum dan media fermentasi untuk produksi PST, PHA, alkohol, asam organik, antibiotik - Jumlah inokulum terlalu sedikit/banyak, apa yg akan terjadi ?

The presevation of culture (Stanbury &Whitaker 1984) Storage at reduced temperature : - On agar slopes ~ 5oC (refri) / -20oC (freezer), subcultured at 6 monthly intervals, 1 year if slopes are covered with mineral oils - Fungal spores in sterile water~ 5oC - Storage under liquid nitrogen (-150oto-196oC) kultur pd fase stasioner + cryoprotective agent => slow freezing in sealed ampoule => storage => thawing rapidly

2. Storage in dehidrated form Soil culture moist, sterile soil + culture => incubation for several days => dry at room temperature ~ 2 weeks => stored in refrigerator/dry atmosphere => 50% actinomycetes hidup hingga 20 thn Lyophilization/freeze drying freezing culture then drying at vacuum temperature

Pengawetan kultur (Hidayat et al 2006) Ekstrak agar tanah ~ 4oC Agar miring dengan parafin ~ 4oC Deep freezing Liofilisasi~ 4oC Kultur tanah

Pengawetan kultur (Darwis & Sukara 1990) Jangka pendek : subkultur, media agar + minyak mineral/parafin, pembekuan, pengeringan Jangka panjang: liofilisasi, ultrabeku

Kultur murni Kultur campuran =>menggunakan produk/bagian proses yang berhasil untuk proses berikutnya

Perbaikan kultur Tujuan : memperoleh mutan yang lebih unggul, misalnya - adaptif pada proses fermentasi, - stabil secara genetik - tingkat produksi lebih tinggi, efisien - waktu fermentasi lebih singkat, - dapat menggunakan substrat yang lebih murah, tidak butuh vitamin/faktor tumbuh - tidak memproduksi metabolit yang tidak diinginkan - tidak membentuk buih selama fermentasi - menggunakan sedikit oksigen & agitasi, - aman, tidak patogen, tidak menghasilkan toksin - cepat & mudah pemanenannya dst

Fermentation Process Development Selected microorganism => research under Laboratory-scale using 1-10 L fermenter. Note: media formulation, feeding strategies, type of fermenter Scale up to pilot scale 10-100 L Scale up to industrial scale 1000-100 000 L

Key factors that influece yield during the scale up process Inoculum : propagation procedure, quality, quantity Choice of medium Sterilization in industrial scale => greater degradation of heat-labile compounds Larger fermenter ≠ small fermenter ~ pH, temperature, O2 Scale up alter the generation of foam, shear forces, removal of CO2