Mikrobiologi industri TIN 320 2(2-0)

m. k. DASAR TEKNOLOGI MIKROBIAL
TIN 232/1 (2-0)
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FATETA IPB
2012
m. k. Dasar Teknologi Mikrobial
IDENTITAS MATA KULIAH
1. Judul Mata Kuliah
: DASAR TEKNOLOGI MIKROBIAL
2. Kode Mata Kuliah/SKS
: TIN 232 / 2(2-0)
3. Semester
: Genap (4)
4. Jurusan
: Teknologi Industri Pertanian
5. Sifat Mata Kuliah
: Wajib
6. Prasyarat
: ---
7. Pengajar
: Dr. Liesbetini Hartoto, MS (LBH)
Dr. Mulyorini R Hilwan, MSi (MRH)
8. Jam & Tmpt Pertmn
: 2 jam per minggu di Ruang Kuliah
9. Praktikum
: --
TUJUAN INSTRUKSIONAL UMUM :
R. oryzae
Penicillium
camemberti
Tujuan mata kuliah ini adalah agar
mahasiswa mempunyai pengetahuan dasar
mengenai :
- Dunia makhluk kecil yang memerlukan
mikroskop untuk melihatnya
(=mikroorganisme/mikroba)
- Karakteristik mikroorganisme : penyebaran
A. niger
taksonomik, klasifikasi/tata nama, cara
reproduksi dan sifat fisiologis
- Pemanfaatan mikroba dalam industri untuk
Bakteri
menghasilkan berbagai macam produk/
jasa.
SKEMA PROSES MIKROBIOLOGIS
(FERMENTASI/KULTIVASI)
Proses Hulu
Penyiapan Inokulum
Mikroba
Penyiapan/ formulasi Media
Sterilisasi
Inokulasi
secara
aseptik
Perakitan dan strerilisasi bioreaktor
Proses Hilir
Pemanenan & Pemurnian
Fermentasi
(Pengontrolan :
suhu, pH, aerasi, Sampling
agitasi dan busa)
Analisis hasil
fermentasi
Jadwal Kuliah Th 2012
Mngg
Sub Pokok Bahasan
Penqajar
I
18/2
Pendahuluan
(Ruang Lingkup, Perkuliahan &
Pentingnya mata kuliah & Sejarah
Mikrobiologi Industri)
LBH
II.
25/2
Pembahasan Mikroba Secara Umum
( Sistem Lima Dunia; Bakteri, Kapang, Khamir,
Alga dll)
MRH
III.
4/3
Reproduksi Mikrobial, Kurva Pertumbuhan &
Kuantifikasi Pertumbuhan
MRH
IV.
11/3
Kebutuhan nutrisi; Perancangan dan Penyiapan
Media untuk Pertumbuhan Mikroba
LBH
V.
18/3
Pengaruh Kondisi Lingkungan terhadap
Pertumbuhan Mikroba
LBH
VI
25/3
Penyiapan Inokulum, Kultivasi dan Metode
Kultivasi
LBH
Mgg
Sub Pokok Bahasan
Penqajar
VII.
1/4
Mikroba Industri (Kriteria, Sumber Mikroba
Industri (Isolasi & Seleksi), Pemeliharaan &
Pengawetan)
LBH
VIII.
Ujian Tengah Semester
IX.
Peralatan Kultivasi (Bioreaktor); Instrumentasi
& Pengendalian lingkungan kultivasi
LBH
X.
Pemanenan dan Pemurnian Produk Mikrobial
(Proses Hilir)
LBH
XI.
Pemanfaatan Mikroba Dalam Industri Pertanian
(Produk Pangan) termasuk aplikasi enzim di
Industri
MRH
XII.
Pemanfaatan Mikroba Dalam Industri Pertanian
(Produk Non Pangan)
MRH
XIII.
Pemanfaatan Mikroba Dalam Industri Pertanian
(Produk Non Pangan)
MRH
XIV.
Kerusakan dan Keracunan Oleh Mikroba
MRH
XV.
Pemanfaatan Mikroba Untuk Penanganan
Limbah
MRH
XVI.
Ujian Akhir Semester
MRH & LBH
LBH & MRH
Cara Penilaian :
UTS
: 40 %
UAS
: 40 %
Tugas/ Quiz
: 20 %
Sejarah Perkembangan Mikrobiologi
6000-4000 SM : teknologi fermentasi pembuatan bir
di Sumeria dan Mesir
Abad ke-14
: distilasi untuk menghasilkan minuman
beralkohol tinggi di Cina
Sebelum 1865 : teknologi pembuatan bir, anggur, keju,
yogurt, dan makanan lainnya sebagai hasil
dari proses fermentasi (era pra-Pasteur)
Sejarah Perkembangan Mikrobiologi (lanjutan)
1865-1940
: teknologi pembuatan etanol, butanol,
aseton, gliserol, asam-asam organik
(era Pasteur)
* 1940-1960
: teknologi pembuatan penisilin dan
antibiotik lain
1960-1975
: teknologi pembuatan asam amino, protein
sel tunggal, enzim untuk deterjen, biogas
(era pasca-antibiotik)
1975-sekarang : teknologi hibridoma yang menghasilkan
antibodi monoklonal dan rekayasa genetika
(era bioteknologi baru)
Klasifikasi Produk Mikrobial :
1. Sel Mikroba
(PST, suplemen makanan seperti spirulina, chlorela
atau agen untuk pencegahan penyakit  vaksin)
2. Senyawa Bermolekul Besar (  enzim)
3. Produk Metabolit Primer yang disintesis pada fase
eksponensial
( asam organik, vitamin, asam amino, polisakarida,
alkohol & pelarut lain)
4. Produk Metabolit Sekunder yang disintesis pada
fase stasioner ( antibiotik, mikotoksin, pigmen)
Pertanian
Aplikasi
Mikrobiologi
Lingkungan
Farmasi (Kesehatan/obat-obatan)
Energi
Bahan-bahan kimia
Pangan (makanan dan minuman)
Material Baru
Kosmetika
Bidang Pertanian
Bioinsektida
Bioinsektisida/biopestisida/biofungisida/
bioherbisida
- Bioinsektisida : kristal protein Bacillus
thuringiensis
Ladang kapas
Pupuk biologis :
“mikoriza” dan rhizobium
Mikoriza
- Mikoriza : simbiosis mutualistis antara fungi Mikoriza (mendpt
nutrisi fotosintesis dr tanaman) & akar tanaman (peningkatan
absorbsi mineral fosfat pada tanah miskin unsur hara)
- Rhizobium : bakteri penambat N2 dari udara bersimboisis
dengan tanaman leguminosa
Bidang Lingkungan
Pengolahan limbah secara biologis/Bioremediasi
Bioremediasi
 Penggunaan mikroba untuk mendegradasi/transformasi/
akumulasi polutan, sehingga dapat digunakan untuk
membersihkan lingkungan yang terkontaminasi, misalnya
pencemaran laut oleh tumpahan minyak dari kapal
tangker atau industri
Polutan : - hidrokarbon petrolium (contoh : minyak solar)
- pestisida, herbisida dll
- hidrokarbon poliaromatik
- bahan farmasi
- logam berat dll
Jenis Bioremediasi
-Biostimulasi : + nutrien + O2 unt
Meningkatkan pertumbuhan bakteri remediasi yang ada pada lingkungan yang
tercemar
-Bioaugmentasi : ditambahkan mikroba yg dapat emmbantu membersihkan
polutan  paling sering dilakukan
-Bioremediasi Intrinsik : bioremediasi yang terjadi secara alami di dalam
air/tanah yang tercemar
Bioenergi Ramah lingkungan, mengurangi efek rumah kaca,
menggunakan bahan baku terbarukan
Gasohol/bioetanol
(substitusi bensin/
premium)  kadar
alkohol > 99,5 %
Biogas (metana) 
penerangan, bahan
bakar (masak) dll
Digester biogas RT
Fermenter Bioetanol
 Bioetanol
Kegunaan :
Sebagai bahan bakar, pelarut, bahan baku industri
Bahan Baku :
- Bahan yang mengandung gula (molase dll)
- Bahan yang mengandung pati (tapioka, jagung dll)
- Bahan yang mengandung selulosa (kayu, jerami, tandan sawit dll)
 perlu dideliginifikasi  dihidrolisis  gula  etanol
Mikroorganisme :
khamir
bakteri
Saccharomyces cerevisiae  paling sering digunakan
Schizosaccharomyces pombe
Kluyveromyces fragilis
Zymomonas mobilis
 Bio Gas
Bahan baku : limbah organik, kotoran ternak (pupuk kandang), tanaman
air (misal : eceng gondok) , limbah tahu dll
Proses : fermentasi anaerob (tidak butuh oksigen)
Mikroorganisme:
- Bakteri pembentuk asam (Pseudomonas, Flavobacterium,
Alcaligenes, Eschericia, Aerobacter)
- Bakteri metan (Methanobacterium, Methanosarcina, Methanococcus).
Produk hasil fermentasi :
 gas /metan (CH4) 50-70%, CO2 25-45%, H2, N2, H2S
bersifat mudah terbakar, tidak berwarna, tidak berbau
 Sisa fementasi digunakan untuk pupuk organik
Kesetaraan 1 m3 biogas dengan sumber bahan bakar lain
Bahan Bakar
Jumlah
Elpiji (LPG) : propana+butana
0.46 kg
Minyak tanah
0.62 liter
Minyak solar
0.52 liter
Bensin
0.80 liter
Gas kota
1.53 m3
Kayu bakar
3.50 kg
Kesehatan dan Obat-Obatan (Farmasi)
Antibiotika, Insulin, Interferon, Steroid
Vitamin (B2, B12, C dll)
Vaksin (e.g Hepatitis B, Polio, Meningitis dll)
Suplemen Pangan (Spirulina, Chlorella)
Insulin
Vitamin
Antibiotika :
senyawa alami/sintetik yang mempunyai efek menekan
atau menghentikan metabolisme organisme, khususnya
infeksi oleh bakteri
(dalam rekayasa genetika juga digunakan untuk seleksi
terhadap mikroba mutan/transforman)
Efektivitas antibiotik melawan berbagai jenis bakteri ,
tergantung dari :
Jenis bakteri : bakteri gram negatif atau gram positif
 Keluasan spektrum pemusnahan mikroba dari antibiotika
 Lokasi infeksi dan kemampuan antibiotik mencapai lokasi
tersebut.
Antibiotik tidak efektif menangani infeksi akibat virus,
kapang, atau nonbakteri lainnya !
Vaksin :
bahan antigenik yang digunakan untuk menghasilkan
kekebalan aktif terhadap suatu penyakit.
Vaksin dapat berupa :
 galur virus atau bakteri yang telah dilemahkan, sehingga
tidak menimbulkan penyakit.
 organisme mati
 hasil pemurniannya (protein, peptida , dsb.).
Fungsi Vaksin :
- mempersiapkan sistem kekebalan manusia atau hewan
untuk bertahan terhadap penyakit akibat serangan
patogen tertentu, terutama bakteri, virus, atau toksin.
- membantu sistem kekebalan untuk melawan sel-sel
kanker.
Interferon :
Protein alami yg diproduksi oleh sistem kekebalan sel sbg
respon thd adanya infeksi agen asing seperti virus, parasit
dan sel tumor
Interferon termasuk glikoprotein yg dikenal sbg cytokine.
 Senyawa ini membantu respon kekebalan dgn cara a.l
mencegah replikasi virus dalam sel inang dan
meningkatkan ketahanan sel inang thd infeksi virus
Aplikasi interferon sbg obat : antiviral, antiseptik &
antioncogenic
Hormon Steroid :
- Corticosteroid  contoh cortison : menyembuhkan
rematik
- Anabolic steroid dapat meningkatkan pembentukan
otot dan tulang
- Hormon insulin  dihasilkan oleh E. coli rekombinan
dengan gen dari jaringan pankreas babi (untuk penderita
diabet)
- Hormon pertumbuhan (human growth hormon)
dihasilkan oleh E.coli rekombinan
Suplemen Pangan
Alga biru (contoh : Sprirulina maxima)
Alga hijau (contoh : Chlorella vulgaris)
Spirulina  suplemen pangan manusia & hewan
(protein 60-70 % dg asam amino lengkap, vit. B12,
zat besi, klorofil, glikogen dll)
Chlorella
- Chlorella adalah ganggang hijau bersel tunggal yang
hidup di air tawar, laut, dan tempat basah.
- Chlorella vulgaris pyrenoidosa
- Chlorella pyrenoidosa
Chlorella is considered a whole food, and it's rich
in protein, carotenoids, enzymes (pepsin) and
chlorophyll  suplemen (meningkatkan imunitas
Chlorella has many beneficial effects on the immune
system because it contains chlorophyll.
Chlorophyll has been shown to help heal wounds and
strengthen the immune system.
 rich source of vitamins
 Chlorella is rich in fiber and encourages beneficial
intestinal microflora production & increased feelings of
fullness at meal times
Bahan-Bahan Kimia
Asam-asam organik (asam asetat, asam laktat dll)
Pelarut-pelarut organik (etanol, aseton dll)
Asam-asam amino, enzim, biosurfaktan
Peningkat Cita Rasa (MSG, Ribotide dll)
Enzim : amilase & protease dapat dihasilkan dari khamir
Saccharomyces cerevisiae direkombinan dengan gen dari
jaringan hewan
Pangan (Makanan dan Minuman)
Produk-Produk Fermentasi (keju, yoghurt,
acar, sauerkraut, sosis, mentega, kecap,
minuman beralkohol dll)
Pewarna (contoh : angkak)
Glucose Syrup/ HFS (High Fructose Syrup)
 menggunakan enzim mikrobial
Pengental (xanthan gum, alginat dll)
PST (protein Sel Tunggal) : e.g S cerevisiae,
Candida utilis dlll
Probiotik (“mikroba baik” & menekan pertumbuhan
mikroba “jahat”) e.g bakteri asam laktat  tdk
patogen, meningkatkan efisiensi pencernaan
Material/Peralatan Baru
Poly Hydroxy Alcanoate (PHA), PLA dll
 bioplastik (biodegradable) yang ramah thd. lingkungan
Plastik PLA
 biodegradable
Material/Peralatan Baru
Biosensor : suatu perangkat sensor yang menggabungkan
senyawa biologi dengan suatu tranduser senyawa aktif
biologi akan berinteraksi dengan molekul yang akan
dideteksi Hasil interaksi yang berupa besaran fisik
seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau lainnya
akan dimonitor oleh transduser  Besaran tersebut
kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil
yang dapat dimengerti (misalnya konsentasi glukosa dll).
(Pengukuran : glukosa, antibiotik,
vitamin, asam amino, deterjen dan
senyawa sintetik) dll
Industri Pertambangan/Minyak Bumi
Leaching (Peningkatan perolehan hasil tambang)
- Thiobacillus thiooxidans; T. ferooxidans  tambang besi,
tembaga, nikel dan seng (logam dioksidasi menjadi larut
dalam air)
Eksplorasi dan Recovery (Peningkatan perolehan minyak
bumi dari sumur bor)  bakteri penghasil asam
menurunkan viskositas minyak
KOSMETIKA
Botox (toksin Clostridium botulinum)
& Asam Hialuronat  menghilangkan
kerut & kantung mata (anti aging)
BUKU ACUAN :
• Pelczar, M.J, E.S.C Chan dan R. Krieg. 1993. Microbiology : Concept
and Applications. McGraw Hill, Inc., New York.
• Stanbury, P.F dan A. Whitaker. 1989. Principles of Fermentation
Technology. Pergamon Press, Oxford.
• Bunasor, T dan A.P Murdanoto. 1988. Diktat Pengantar Mikrobiologi
Industri. PAU Bioteknologi IPB, Bogor.
• Judoamidjojo, M, E. G. Sa’id dan L. Hartoto. 1989. Biokonversi. PAU
Bioteknologi IPB, Bogor.
• Chaplin, M. F dan C. Bucke. 1990. Enzyme Technology. Cambride
University Press, Cambride
• Demain, A. L. Dan N. A. Solomon. 1986. Manual of Industrial
Microbiology and Biotechnology. American Society for Microbiology,
Washington
• Scragg A. H. 1991. Bioreactors in Biotechnology : A Practical
Approach. Ellis Horword, New York.
• Belter, P.A, E. L. Custsler dan H. Wei-Shou. 1988. Bioseparations :
Downstream Processing for Biotechnology. A Wiley-Interscience
Publ., New York.
• Crueger, W dan A. Crueger. 1984. Biotechnology : A Textbook of
Industrial Microbiology. Science Tech., Inc., Madison.
• Fardiaz, S. 1989. Mikrobiologi Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB.
Bogor.
SELESAI
TERIMA KASIH