Bioteknologi Penggunaan biokimia, mikrobiologi dan keteknikan kimia secara terpadu untuk menerapkan teknologi pemanfaatan mikroba dan kultur jaringan. Mencakup: produksi pangan terfermentasi, antibiotika, enzim, alkohol, pelarut organik, vitamin, kultivasi sel, pengendalian limbah cair, pemurnian minyak, pengikatan nitrogen dan lain-lain.

Bioindustri Salah satu bagian dari bioteknologi yakni penerapan mikroorganisme dan enzim dalam skala besar (skala industri) serta memperhitungkan kajian eknomi dan untung rugi suatu proses produksi. Kajian terpenting dalam bioindustri adalah teknologi fermentasi.

Fermentasi “Ferverve” (latin): “mendidih”  penampakan menarik dari sari anggur yang terfermentasi. Disimilasi anaerobik senyawa-senyawa organik yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme atau ekstrak dari sel-sel tersebut, mencakup juga aksi mikrobia yang terkontrol. Dalam arti luas, juga untuk produksi cuka, asam sitrat, asam sitrat, enzim, penisilin dan lain-lain.

Proses Fermentasi Aksi mikrobial yang tertentu dan jelas. Sitologi organisme tinggi  berarti proses-proses biokimia yang karakteristiknya sama dengan fermentasi mikrobial. Mencakup  pertumbuhan, asimilasi, biosintesa dan disimilasi

Pertumbuhan Mencakup peningkatan ukuran sel serta reproduksi sel secara langsung dengan pembelahan, pertunasan atau pembentukan badan khusus seperti spora dan konidia.

Asimilasi Aktivitas yang mengubah berbagai komponen substrat menjadi sebstansi sel, sehingga memberikan pertumbuhan dan aktivitas hidup yang diperlukan

Biosintesa Pembentukan senyawa-senyawa kompleks dalam sel dalam jumlah yang lebih banyak daripada yang diperlukan untuk menjaga dan mempertahankan aktivitas normal sehari-hari Senyawa biosintesa pada umumnya berupa substandi aktif biokimia esensial (enzim, vitamin, antibiotika, toksin, dll) dapat tetap berada dalam sel ataupun dikeluarkan ke luar sel.

Disimilasi Proses pengubahan senyawa substrat atau senyawa-senyawa di dalam sel seperti glikogen dan ATP menjadi senyawa yang energinya lebih rendah, sedemikian rupa hingga energi dibebaskan dalam proses ini. Berlangsung di dalam sel dan produknya dikeluarkan ke media sekitarnya. Terutama menghasilkan senyawa organik, sedikit senyawa anorganik dan beberapa unsur.

Proses Disimilasi Bersifat oksidatif dan dapat berlangsung: Penambahan oksigen Pelepasan hidrogen Pelepasan elektron

Pemilihan Strain Mikroba Pemilihan strain sangat tergantung kepada teori klon (cloning theory). Tipe produk dapat diklasifikasikan dala tiga cara, yakni: Menurut tipe metabolisma terkait Menurut kenyataan apakah produk itu sendiri adalah produk gen rekombinan (protein) atau hasil sintesis sebagai konskuensi perubahan metabolisme bakteri oleh inklusi gen rekombinan Nilai produk

Kriteria strain terpilih Mampu bekerja untuk substrat yang beragam Memiliki ciri fermentasi yang baik tanpa memerlukan O2 yang berlebihan dan pembangkit panas Suhu fermentasi tak terbatas Tidak menghasilkan enzim pendegradasi dan tahan terhadap toksisitas produk Tidak patogen Untuk penghasil bahan theurapeutik tidak menghasilkan endotoksin Dapat mempertahankan stabilitas genetik Tahan terhadap infeksi bakteriofaga Mudah dikontrol

Kriteria rancang bangun media Apakah survei pasar menjanjikan prospek yang baik? Apakah formulasi media memberikan biaya yang mahal? Rute produksi terpilih (batch, sinambung, imobilisasi) Konsentrasi sisa minimal pada produk jadi Adanya jaminan ketersediaan komponen substrat secara lestari

Pembentukan produk Produk akhir secara kuantitatif tergantung pada: Kapasitas sintesis Kestabilan sistem sintesis Ketersediaan substrat Perolehanan produk dalam pemurnian (recovery) Kapasitas sintesis tergantung pada beberapa kriteria fisiologik,yaitu: Jumlah enzim yang ada Aktivitas enzim khusus Kestabilan enzim Kestabilan dan ketersediaan komponen-komponen pensintesa (m-RNA, t-RNA dan lain-lain)

Produktivitas Kalkulasi produktivitas yang didefinisikan sebagai massa produk terbentuk per unit volume per jam harus mempertimbangkan dua faktor penting, yaitu: Waktu putar (turn around time) fermentasi Kerusakan dalam laju pembentukan produk selama fermentasi langsung

Rancang bangun proses Terdapat empat proses dasar yang umum dilakukan, yaitu: Operasi sistem batch Operasi sistem batch yang diumpani (feed-batch) Operasi sistem sinambung Operasi imobilitas, yaitu operasi yang menggunakan sel atau enzim yang telah diimobilisasi