PEMBENTUKAN PRODUK PADA KULTUR BATCH PRINSIP TEKNIK FERMENTASI PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

PEMBENTUKAN PRODUK PADA KULTUR CURAH Fermentasi curah dapat digunakan untuk: 1. Produksi biomasa Kondisi kultur menunjang laju pertumbuhan tercepat sehingga diperoleh populasi sel maksimum 2. Produksi metabolit primer Kondisi kultur  memperpanjang fase eksponensial dan diikuti oleh pengeluaran produk 3. Produksi metabolit sekunder Kondisi kultur  mempersingkat fase eksponensial dan memperpanjang fase produksi Kondisi penurunan laju pertumbuhan pada fase log  pembentukan metabolit sekunder lebih awal

PERTUMBUHAN SELULER DAN YIELD PRODUK Pertumbuhan dan pembentukan produk oleh mikroba merupakan proses biokonversi Nutrien di dalam fermentor dikonversi menjadi massa sel dan metabolit Konversi ini dapat dikuantifikasi dalam bentuk koefisien hasil (yield) → efisiensi konversi Massa sel per unit massa nutrien yang dikonsumsi (YX/S) Produk yang terbentuk per unit massa nutrien yang dikonsumsi (YP/S)

PERTUMBUHAN SELULER DAN YIELD PRODUK Persamaan stoikiometri untuk pertumbuhan dan pembentukan produk: A(CaHbOc) + B(O2) + D(NH3) → M(CHON) + N(C’H’O’N’) + P(CO2) + Q(H2O) Koefisien yield sel thd sumber energi karbon: YX/S = M = (12 +  + 16 + 14)/(1-r) A (12a + b + 16c) r = fraksi massa sel (sebagai abu), r ~ 0.07-0.1 Yield produk dapat digambarkan serupa: YP/S = N = (12 +  + 16 + 14)/(1-r) A (12a + b + 16c)

PERTUMBUHAN SELULER DAN YIELD PRODUK Yield dapat dihitung dengan mengukur massa sel atau produk yang dihasilkan serta substrat yang dikonsumsi pada waktu tertentu. x/s S X Y = P/s S P Y =

POLA KINETIKA PERTUMBUHAN DAN PEMBENTUKAN PRODUK X atau P Waktu Waktu Waktu A B C Growth-associated product formation Mixed-growth-associated product formation C. Non growth-associated product formation

KINETIKA PEMBENTUKAN PRODUK Pembentukan metabolit primer: ………………..1) p = konsentrasi produk qp = laju pembentukan produk spesifik Pembentukan produk berhubungan dg produksi biomassa dp / dx = Yp/x ………………..2) Yp/x = Y produk yang berhubungan dengan biomasa (g produk g-1 biomasa h-1)

KINETIKA PEMBENTUKAN PRODUK Dari persamaan 1) dan 2) dx / dt . dp / dx = Yp/x . dx / dt dan dp / dt = Yp/x . dx / dt   sedangkan dx / dt = x, maka dp / dt = Yp/x . x dp / dt = qp . x sehingga qp . x = Yp/x . x qp = Yp/x .  ……………….3)

KINETIKA PEMBENTUKAN PRODUK Persamaan 3): Bila pembentukan produk berasosiasi dengan pertumbuhan: qp meningkat sejalan dengan  Produktivitas kultur curah paling besar pada saat max Peningkatan produk dicapai dg peningkatan  dan biomasa Bila produk tidak berasosiasi dengan pertumbuhan: Pembentukan produk (produktivitas) tidak berhubungan dg konsentrasi biomasa Metabolit sekunder hanya diproduksi pada kondisi fisiologis tertentu  umumnya keterbatasan substrat tertentu

KINETIKA PEMBENTUKAN PRODUK Hubungan antara µ dengan qp µ / µmax qp/ qpmax waktu A B C