TEKNOLOGI FERMENTASI DAN ENZIM

TEKNOLOGI FERMENTASI
DAN ENZIM
TEKNOLOGI FERMENTASI
I.
Pendahuluan
- Pengertian tentang Teknologi + Fermentasi
- perkembangan dan arti penting industri
fermentasi
- dasar-dasar fermentasi
II. Pemeliharaan Mikrobia dan Kultur Stock
- isolasi dan screening
- inokulum (preparasi dan pembuatan inokulum)
III. Media Fermentasi
- formulasi media
- peranan komponen penyusun media
IV. Sterilisasi Media
- sterilisasi media (cara sterilisasi, del faktor)
V. Sterilisasi Udara
- jenis filter udara
- perencanaan filtrasi udara
VI. Kinetika Pertumbuhan Mikroba
- parameter pertumbuhan mikroba (Specific
growth rate, growth yield, metabolic quotient)
VII. Kinetika Fermentasi
- tipe-tipe fermentas
- pertumbuhan sel dan pembentukan produk
- Batch culture dan Continue culture
VIII. Aerasi dan Agitasi
- Kebutuhan ogsigen
- Kadar oksigen terlarut (KOT)
- Degree of Oxygen Satisfaction (DOS)
IX + X. Transfer Oxygen
- Oxygen transfer rate (OTR)
- Koefisien transfer massa volumetrik (Kla)
- penentuan Kla
- faktor-faktor yang mempengaruhi Kla
XI + XII. Recovery and Purification
- dasar-dasar pengunduhan produk
- cara pemurnian hasil fermentasi
TEKNOLOGI FEMENTASI
 Fermentasi dari istilah fervere
mendidih (timbul gelembung
udara) sebagai akibat aktivitas Yeast pada ekstrak buah atau larutan
malt dan biji-bijian
terjadi karena terbentuknya CO2 sebagai hasil katabolisme
anaerob gula dalam ekstrak
 Fermentasi (Luis Pasteur):
Fermentasi adalah kehidupan tanpa udara dan semua proses
fermentasi adalah hasil kegiatan mikroorganisme
 Pengertian Teknologi:
Ilmu pengetahuan praktis dan sistematis mengenal kemampuan
berindustri
Teknologi merupakan penerapan ilmu pengetahuan dalam
praktek
Secara Aplikasi dalam Industri:
Fermentasi diartikan sebagai suatu proses untuk mengubah
bahan dasar menjadi suatu produk oleh massa sel mikrobia,
dalam pengertian ini termasuk proses anabolisme
pembentukan sel secara aerob (spt gambar berikut:)
Komponen sel/ennzim
Substrat karbon
(sumber energy)
ADP
Katabolisme
H2O
O2
NO3
Anabolisme
ATP
NAD
HASIL ANTARA
(asam,alcohol,ester,keton)
NADH2
Substrat :
Sumber N, mineral
vitamin
Aplikasi proses fermentasi pada skala industri
komersial dikelompokkan :
1. Produksi sel mikrobia
mis: baker’s yeast dan single cell protein
2. Produksi enzim
produk enzim dari mikrobia lebih mudah dikontrol dan
dikendalikan untuk exploatasi atau modifikasi
3. Produksi metabolit primer dan sekunder
metabolit primer
metabolit yang berperan penting
dalam penyusunan makromoklekul atau enzim
diproduksi pada fase pertumbuhan eksponensial
atau disebut trophopase
 Metabolit sekunder
metabolit yang dibentuk oleh
mikrobia tetapi tidak langsung diperlukan dalam pertumbuhan
sel atau Metabolit yang diproduksi secara khusus oleh mikrobia
tertentu
diproduksi pada fase stasioner atau disebut lodophase
4. Produksi hasil transformasi
proses fermentasi untuk memodifikasi senyawa tertentu
menjadi produk yang lebih mempunyai nilai ekonomi
melibatkan reaksi dehidrogenasi, oksidasi, hidroksilasi,
dehidrasi, kondensasi, dekarboksilasi, aminasi, deaminasi
dan isomerasi
Enzim dari mikrobia yang digunakan dalam pengolahan
pangan:
 Enzim pektinase, selulase, protase
 Enzim amilase, selulase
 Enzim phytase
untuk degradasi polisakarida
untuk detoksikasi
 Enzim invertase, β-galaktosidase
 Enzim glukosa oksidase
 Enzim esterase
untuk klarifikasi dan ekstraksi
untuk hidrolisis disakarida
untuk konversi glukosa
untuk proses transesterifikasi
Contoh produk metabolit primer:
 Etanol
senyawa aktif dalam minuman beralkohol
 Asam sitrat
digunakan dalam industri pangan
 Aseton dan Butanol
 Asam glutamat
 Lisin
 Nucleotida
 Vitamin
sebagai pelarut organikl
sebagai penyedap makanan
sebagai food suplement
sebagai penyedap makanan
sebagai food suplement
Contoh metabolit sekunder:
- Antibiotik, toksin, pigmen
Contoh produk hasil transformasi:
 Produk vinegar, yang melibatkan mikrobia untuk mengkonversi
etanol menjadi asam asetat
 Produksi sirup fruktosa, yang melibatkan mikrobia untuk
mengkonversi glukosa menjadi fruktosa
 Tranformasi oleh mikrobia untuk menghasilkan steroid, antibiotik
dan prostaglandin
Perkembangan Industri Fermentasi :
 Periode sebelum 1900
Produk utama: alkohol dan vinegar
Tanki fermentor dari kayu, tembaga
Pengendalian proses: thermometer, hidrometer,
heat exchanger
Proses: batch dengan kultur murni
Pelaksanaan: tanpa melalui pilot plant
tanpa pengendalian kualitas produk
 Periode 1900 – 1940
Produk utama : baker’s yeast, gliserol, asam sitrat, asam laktat,
aseton-butanol
Tanki fermentor : dari baja dilengkapi alat aerasi dan pengaduk
mekanis
Pengendali proses : dilakukan kontrol suhu, pH dengan pH
elektroda
Proses : secara batch dan fed batch dengan menggunakan
kultur murni
Pelaksanaan: tanpa pilot plant dan pengendalian kualitas
produk
 Periode 1940 – sekarang
Produk utama: penisilin, strepomisin dan antibiotik lain, giberelin,
asam amino, nukleoida, enzim
Tanki fermentor: dilengkapi dengan fasilitas aerasi mekanis dan
dioperasikan secara aseptis
Pengendalian proses: dengan pH dan oksigen elektrode yang
diatur secara computerized
Kultur yang digunakan kultur yang dimutasi dan terseleksi
Pelaksanaan: mulai dilakukan pilot plant dan pengendalian
kualitas produk
 Periode 1960 – sekarang
Produk utama : SCP dengan sumber hidrokarbon
Tanki fermentor: dilengkapi pengatur tekanan tinggi, alat pemasukan
gas, pengatur panas yang dikonol komputer sepenuhnya
Proses : dilakukan secara continue dengan kultur hasil rekayasa
genetik
Pelaksanaan: fasilitas pilot plant dan pengendalian kualitas produk
selalu dilakukan

Periode 1979 – sekarang
Produk utama: senyawa asing yang secara normal tidak diproduksi
mikrobia mis. Insulin interferon
Tanki fermentor: hasil pengembangan generasi sebelumnya
Proses: batch, fed batch atau ontinue dengan kultur hasil
pemindahan gen asing de dalam sel mikrobia secara rekayasa enetik
Pelaksanaan : fasilitas pilot plant dan pengendalian kualitas produk
selalu dilakukan
Komponen Utama proses fermentasi
Tanpa memperhatikan tipe fermentasinya, aplikasi proses
fermentasi terdiri dari enam bagian utama:
1. Formula medium
digunakan sebagai proses perkembang biakan
mikroorganisme sejak persiapan inokulum sampai tahap
fermentasi untuk produksi
2. Sterilisasi media, fermetor, peralatan dan sarana lain
3. Produksi starter murni yang aktif untuk inokulasi skala
produksi
4. Pemeliharaan pertumbuhan mikroorganisme pada aktivitas
optimal untuk pembentukan produk
5. Pengunduhan dan pemurnian produk
6. Pembuangan limbah sisa hasil fermentasi
Skema aplikasi proses fermentasi dalam industri
isolasi
sreening
Perbaikan mutu 3
Pengembangan
Inokulum/starter
udara
sterilisasi
2
biomasa
Fermentasi
Untuk produksi
Hasil
fermentasi
Separasi sel
5
4
2
1
sterilisasi
Formulasi media
Bahan dasar
Pengendalian proses
(aerasi, agitasi dll)
limbah
supernatan
Ekstrasi produk
Pemurnian produk
Pengemasan produk
6