PENDAHULUAN PRINSIP TEKNIK FERMENTASI PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

PROSES FERMENTASI Fermentasi: Biokimia: pembentukan energi dari katabolisme senyawa organik Mikrobiologi (industri): proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemroses Cakupan proses fermentasi: Produksi sel mikroba (biomasa) Produksi enzim mikroba Produksi metabolit mikroba Produksi produk-produk rekombinan Proses transformasi: memodifikasi senyawa yang ditambahkan ke dalam proses fermentasi

BIOMASSA MIKROBA Contoh produk biomassa: Produksi ragi (industri roti, bir) Produksi protein sel tunggal Produksi “pakan” alami

ENZIM MIKROBA Keuntungan produksi enzim oleh mikroba: 1. Dapat diproduksi dalam jumlah besar menggunakan teknologi fermentasi yang sesuai Lebih mudah meningkatkan produktivitas sistem mikroba dibandingkan tanaman atau hewan Teknologi rekombinan DNA memungkinkan enzim yang berasal dari hewan disintesis oleh mikroba

Aplikasi komersial enzim Industri Aplikasi Enzim Sumber Roti Reduksi viskositas adonan, meningkatkan volume roti. Memperbaiki tekstur Amilase Protease Jamur Jamur, Bakteri Brewing Penghancuran Memperbaiki filtrasi -glukanase Bakteri/Jamur Kopi Fermentasi biji kopi Pembuatan konsentrat kopi Pektinase Pektinase,hemiselulase Manisan Membuat permen lunak Invertase, pektinase Jamur/Bakteri Sirup jagung Sirup maltosa Sirup glukosa Amiloglikosidase Susu Konsentrat, es krim Laktase Ragi Jus Buah Penjernihan jus Laundry Deterjen Daging Pengempukan Soft drink Stabilisasi Glu oksidase Kulit Dehairing, baiting

METABOLIT MIKROBA Penggolongan metabolit mikroba Metabolit primer Contoh: asam amino, nukleotida, protein, asam nukleat, lipid, karbohidrat, dll → umumnya diproduksi pada tropofase Metabolit sekunder Umumnya diproduksi pada iodofase

METABOLIT MIKROBA (lanjutan…) Metabolit primer dan fungsi komersialnya. Metabolit primer Kegunaan komersial Etanol “Komponen aktif” pada minuman beralkohol Asam sitrat Sejumlah kegunaan dalam industri makanan Asam glutamat Peningkat citarasa Fenilalanin Prekursor aspartam, pemanis Polisakarida Industri makanan, MEOR

PRODUK REKOMBINAN Gen dari organisme tingkat tinggi dimasukkan ke dalam sel mikroba → terjadi sintesis protein “asing” Sel mikroba yang telah banyak digunakan: E.coli, S.cerevisiae, beberapa fungi Produk yang telah dihasilkan: interferon, insulin, human serum albumin, faktor VIII dan IX, epidermal growth factor, calf chymosin, bovine somatostatin Faktor penting dalam mendesain proses fermentasi: Sekresi produk Minimalisasi degradasi produk Kontrol sintesis selama fermentasi Maksimalisasi ekspresi gen “asing”

TRANSFORMASI Sel mikroba dapat mengkonversi senyawa menjadi senyawa lain dengan struktur berhubungan yang nilainya lebih tinggi Reaksi yang dikatalisis: dehidrogenasi, oksidasi, hidroksilasi, dehidrasi dan kondensasi, dekarboksilasi, aminasi, deaminasi, dan isomerisasi Transformasi mikroba vs reaksi kimia Mikroba: kiral katalis dengan spesifisitas posisi dan stereospesifisitas tinggi Transformasi mikroba dilakukan pada suhu rendah tanpa katalis logam berat Perlu biomassa dalam jumlah besar → imobilisasi

KOMPONEN PROSES FERMENTASI Komponen-komponen dalam proses fermentasi Pemilihan mikroba yang digunakan dalam proses fermentasi Formulasi media yang digunakan untuk mengkultur mikroba selama proses pengembangan inokulum dan produksi dalam fermentor Sterilisasi medium, fermentor, dan peralatan lainnya Produksi kultur murni aktif dalam jumlah memadai untuk diinokulasikan ke dalam fermentor Pertumbuhan mikroba dalam fermentor pada kondisi yang optimum untuk pembentukan produk Ekstraksi produk dan pemurniannya Pengolahan limbah yang dihasilkan selama proses

Alur proses fermentasi substrat Penyiapan media fermentasi Penyesuaian pH Penambahan garam, P, N, dsb Energi Aerasi Pengukuran dan kontrol sterilisasi Analisa awal CO2, gas-gas lain panas Inokulasi FERMENTASI Pemisahan biomassa Dan cairan kultur Isolasi produk Pemurnian produk Filtrasi Pemisahan Pembuangan limbah PRODUK H2O Teknologi pencampuran biomassa cairan kultur sisahasil