PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI

PENDAHULUAN
PRINSIP TEKNIK FERMENTASI
PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI
SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
PROSES FERMENTASI
 Fermentasi:
1.
2.
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
2. Lebih mudah meningkatkan produktivitas
sistem mikroba dibandingkan tanaman
atau hewan
3. Teknologi rekombinan DNA
memungkinkan enzim yang berasal dari
hewan disintesis oleh mikroba
Aplikasi komersial enzim
Industri
Roti
Aplikasi
Enzim
Sumber
Reduksi viskositas adonan,
meningkatkan volume roti.
Memperbaiki tekstur
Amilase
Jamur
Protease
Jamur, Bakteri
Brewing
Penghancuran
Memperbaiki filtrasi
Amilase
-glukanase
Bakteri/Jamur
Bakteri/Jamur
Kopi
Fermentasi biji kopi
Pembuatan konsentrat kopi
Pektinase
Pektinase,hemiselulase
Jamur
Jamur
Manisan
Membuat permen lunak
Invertase, pektinase
Jamur/Bakteri
Sirup jagung
Sirup maltosa
Sirup glukosa
Amilase
Amiloglikosidase
Jamur
Jamur
Susu
Konsentrat, es krim
Laktase
Ragi
Jus Buah
Penjernihan jus
Pektinase
Jamur
Laundry
Deterjen
Protease
Jamur/Bakteri
Daging
Pengempukan
Protease
Jamur
Soft drink
Stabilisasi
Glu oksidase
Jamur
Kulit
Dehairing, baiting
Protease
Jamur/Bakteri
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
Penyesuaian pH
Penambahan garam, P, N, dsb
Analisa
awal
Penyiapan media
fermentasi
H2O
Teknologi pencampuran
sterilisasi
Inokulasi
Energi
Aerasi
Pengukuran
dan kontrol
Filtrasi
Pemisahan
FERMENTASI
CO2, gas-gas lain
panas
Pemisahan biomassa
Dan cairan kultur
biomassa
cairan kultur
Isolasi produk
sisahasil
fermentasi
Pemurnian produk
PRODUK
Pembuangan
limbah