Bioindustri modul 2 - Universitas Brawijaya

BAHAN BAKU DAN PRODUK
BIOINDUSTRI
Nimas Mayang Sabrina S, STP, MP
Lab. Bioindustri, Jur Teknologi Industri Pertanian Universitas Brawijaya
Email : [email protected]
1. PENDAHULUAN
- Pengantar
- Tujuan
- Definisi
2. Bahan Baku dan Produk
2.1 Bahan Baku
2.2Syarat Bahan Baku
2.3 Potensi Bahan Baku
2.4 Mikroorganisme
3. Medium Fermentasi
3.1 Jenis Medium
3.2 Unsur dalam Medium Fermentasi
MODUL
2
Minggu 2
1.1 Pengantar
 Berdasarkan definisinya, bioindustri yang merupakan bagian dari
bioteknologi menggunakan bantuan agen biologis yang
menghasilkan barang dan jasa.
 Bioindustri menggunakan
mikroorganisme dan enzim dalam
skala besar (industri) yang
memperhitungkan kajian
ekonomis dan untung rugi suatu
proses produksi.
 Salah satu hal yang harus
diperhatikan dalam bioindustri
adalah pemilihan bahan baku. Hal
ini dikarenakan tidak semua
komoditas dapat digunakan sebagai bahan baku dalam
bioindustri. Oleh karena itu perlu dipelajari mengenai bahan baku
yang dapat digunakan dalam bioindustri.
1.2 Tujuan
Penguasaan materi dalam modul ini, yang dirancang sebagai
landasan dasar pengenalan bahan baku dan produk bioindustri,
akan dapat
 Mengetahui dan mengenal bahan baku dan produk bioindustri,
organisme yang berperan, dan proses fermentasi
 Mengidentifikasi bahan baku dan produk bioindustri, organisme
yang berperan, dan proses fermentasi
 Mengamati aspek bahan baku dan produk bioindustri,
organisme yang berperan, dan proses fermentasi
SELF-PROPAGATING ENTREPRENEURIAL EDUCATION DEVELOPMENT
(SPEED)
1. PENDAHULUAN
Bioindustri / Bahan Baku Bioindustri
Brawijaya University
2012
1.3 Definisi
Bahan baku untuk bioindustri adalah hasil-hasil alami yang masih mengandung
unsur atau senyawa yang dapat digunakan untuk pertumbuhan mikroba serta tidak
menghambat pertumbuhan mikroorganisme.
2. BAHAN BAKU dan PRODUK
2.1 Bahan Baku Fermentasi
Bahan baku fermentasi yang digunakan setidaknya memiliki beberapa syarat
yang harus dipenuhi yaitu, mudah didapat, jumlah besar, harga murah, dan ada
substitusinya. Bahan baku fermentasi meliputi:
• Hasil Pertanian
– Sereal, buah-buahan, sayuran, kacang-kacangan
• Hasil Peternakan
– Susu sapi, daging
• Hasil Perkebunan
– Kopi, coklat, tebu
• Limbah Industri
– Molase, jerami, dedak, kulit kopi, kulit coklat, sabut kelapa, ampas tahu,
ampas biji yang telah diambil
minyaknya, air limbah, sampah
2.2 Syarat Bahan Baku
Syarat-syarat bahan baku




Mudah didapat
Jumlah besar
Harganya murah
Bila diperlukan ada penggantinya
2.3 Potensi Bahan Baku








Dapat
Dapat
Dapat
Dapat
Dapat
Dapat
Dapat
Dapat
meningkatkan suplai bahan pangan
meningkatkan kualitas gizi
memperpanjang masa simpan buah dan sayur
mengurangi “allergenicity”
meningkatkan produksi pertanian
meningkatkan kesuburan tanah
mengurangi pencemaran liungkungan
mengembangkan pangan fungsional
2.3 Mikroorganisme
 Mikroorganisme industri dapat diperoleh dari:
- Sumber Alami : tanah, air sungai, laut, tanaman, hewan, limbah, kotoran, dll.
- Koleksi kultur: lembaga tempat menyimpan dan memelihara mikro-organisme
Page 2 of 6
Bioindustri / Bahan Baku Bioindustri
Brawijaya University
2012
 Setiap mikroorganisme memerlukan:
Air, Sumber Energi, Sumber Karbon, Sumber Nitrogen, Mineral, Oksigen (jika
aerobik).
2.4 Produk
Produk-produk bioindustri antara lain:
 Susu :
keju, kefir, yughurt
 Air kelapa:
Nata de Coco, kecap, asam asetat
 Bahan bergula :
alkohol, asam organik
 Mikroorganisme :
enzim, antibiotik
 Mikroorganisme ( direkayasa ) :
insulin, faktor tumbuh manusia, bahan
makanan
3. MEDIUM FERMENTASI
Medium merupakan bahan yang terdiri dari campuran nutrisi yang dapat digunakan
untuk isolasi, memperbanyak, pengujian sifat fisiologi, dan perhitungan jumlah
bakteri. Medium merupakan faktor penentu yang utama berhasil tidaknya suatu
proses fermentasi.
3.1 Jenis Medium
Berdasarkan komponen kimianya, medium fermentasi dapat dibedakan menjadi:
 Medium Sintetik :
komponen utamanya bahan anorganik
 Medium non-sintetik (kompleks) :
komponen utamanya bahan organik. Misalnya ekstrak kentang, ekstrak
kecambah
 Medium diperkaya :
ditambah senyawa tertentu, untuk menumbuhkan mikroba tertentu
 Medium selektif:
ditambah senyawa tertentu agar untuk menseleksi mikroorganisme tertentu
3.2 Unsur dalam Medium Fermentasi
Medium kultur harus mengandung semua elemen yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan mikrobia, dalam proporsi yang serupa dengan yang ada pada sel
mikrobia. Elemen tersebut dikenal dengan makro, meso dan mikronutrien.
Umumnya yang disebut sebagai makronutrien adalah yang dibutuhkan dalam
jumlah besar seperti C, H, O, N. Mesonutrien dibutuhkan dalam jumlah yang
lebih sedikit seperti Mg, P, S, dan mikronutrien dibutuhkan dalam jumlah sangat
sedikit seperti Fe, Cu, Zn, dan Mo. Kebutuhan masing-masing nutrient dapat
dilihat pada tabel di bawah ini:
Page 3 of 6
Bioindustri / Bahan Baku Bioindustri
Elemen
H
O
C
N
S
P
Mg
Mn
Ca
Fe
•
•
•
Air
2012
Fungsi fisiologi
Berat kering (%)
Penyusun senyawa organik dan air
8
Penyusun senyawa organik dan air
20
Penyusun senyawa organik
50
Penyusun protein, asam nukleat, dan koenzim
14
Penyusun protein dan beberapa koenzim
1
Penyusun asam nukleat, fosfolipid dan koenzim
3
Kofaktor sejumlah reaksi enzim (ATP)
0,5
Kofaktor beberapa enzim
0,1
Kofaktor enzim (protease)
0,5
Kofaktor beberapa enzim
–
Merupakan komponen utama fermentasi
–
Yang harus diperhatikan: pH, garam terlarut, bahan buangan terlarut
–
Penyiapan air: deionisasi, penambahan garam, dll
Sumber energi
– Berasal dari oksidasi media atau cahaya
–
Sebagian besar mikroorganisme industri adalah chemo-organotrophs
–
Sumber energi banyak berasal dari sumber karbon
Karbon
–
Sebagai sumber energi (kecuali alga dan bakteri autotrof)
–
dapat dari C sederhana (asam asetat, etanol)
–
dapat senyawa kompleks (polisakarida, protein),
–
ada pula yang substratnya terbatas misal Methylomonas menggunakan
metana dan metanol
–
Faktor yang mempengaruhi pemilihan sumber karbon:
–

Brawijaya University

Harga , contoh: pembuatan etanol dimana 60-70% biaya produksi
berasal dari bahan baku

Kemurnian sumber karbon, contoh; ion logam harus dihilangkan dari
karbohidrat pada proses dengan asam sitrat

Metode preparasi media, khususnya pada proses sterilisasi pada
karbohidrat

Peraturan pemerintah, contoh penggunaan gula sebagai konsumsi
Sumber karbon: Karbohidrat, Minyak dan lemak, Molase, Whey susu,
Hidrokarbon, Glukosa, Laktosa, dll.
Nitrogen
-
3-15% berat mikrobia adalah nitrogen
-
Sebagai sumber energi pendamping karbon.
-
Semua mikroorganisme mampu menggunakan nitrogen anorganik, dapat
Page 4 of 6
Bioindustri / Bahan Baku Bioindustri
Brawijaya University
2012
mengasimilasi amonia atau garam-garam amonium sbg. sumber karbon
-
dapat menjadi faktor pembatas karena dibutuhkan dalam jumlah besar.
-
Kapang tidak dapat memfiksasi nitrogen, tetapi dapat menggunakan
berbagai sumber nitrogen.
-
Sumber nitrogen secara umum: nitrat, urea, amonia (sebagai kontrol pH
dan sumber nitrogen), garam-garam ammonium.
-
Hal-hal yang harus diperhatikan dalam penggunaan nitrogen adalah
sebagai berikut:
1. Dibutuhkan hanya satu asam amino, misalnya asam glutamat untuk
mensintesis asam amino lainnya dengan transaminasi
2. Kebanyakan kapang dapat menggunakan ammonium sebagai satusatunya sumber karbon Beberapa mikroorganisme dapat menggunakan
nitrat sebagai sumber karbon dan mengubahnya menjadi ammonium
oleh nitrat atau nitrit reduktase
3. Faktor tumbuh : mikroorganisme tertentu tidak dapat mensintesis faktor
tumbuh untuk dirinya sendiri
4. Faktor tumbuh yang umum adalah vitamin B, senyawa yang mirip, asam
amino tertentu atau beberapa asam lemak
5. Untuk mikroorganisme auksotrof dibutuhkan dalam kadar rendah
6. Diberikan dalam bentuk : ekstrak khamir, ekstrak hati, dan riboflavin.
7. Faktor tumbuh dapat
fermentasi asam amino.
•

diberikan
pada
konsentrasi
tinggi
dalam
Mineral
–
Dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolisme
–
Contoh mineral penting: Magnesium, fosfor, potasium, sulfur, kalsium,
klorin
–
Mineral lain yang biasanya keberadaannya
bahan: kobalt, besi, zinc, mangan, tembaga
-
Harus ada penelitian untuk menentukan kebutuhannya secara
tepatPendekatan dilakukan dengan mengukur kadar abu mikrobia (5%
berat biomass)dan umumnya tediri atas fosfor 60%, sulfur 20 % dan
logam-logam
merupakan impuritis dalam
Faktor Tumbuh
-
Mikroorganisme tertentu tidak dapat mensintesis faktor tumbuh utk dirinya
sendiri
-
Faktor tumbuh yang umum adalah vitamin B, senyawa yang mirip, asam
amino tertentu atau beberapa asam lemak
-
Untuk mikoroorganisme auktotrof dibutuhkan dalam kadar rendah
Page 5 of 6
Bioindustri / Bahan Baku Bioindustri
Brawijaya University
-
Diberikan dalam bentuk : ekstrak khamir, ekstrak hati, riboflavin dll
-
Dapat diberikan pada konsentrasi tinggi dalam fermentasi asam amino
2012
REFERENSI
Wignyanto, Nur Hidahat, Irnia Nurika, Sri Suhartini, 2008. Bioindustri. Diktat
Kuliah.
PROPAGASI
A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal)
1. Uraikan alasan saudara bahwa bahan baku merupakan salah satu faktor penting juga
juga dalam bioindustri!
B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Sebutkan bahan dasar yang dapat digunakan untuk industri fermentasi?
Bagaimana syarat dari bahan dasar tersebut ?
Sebutkan beberapa pemanfaatan bahan dalam industri fermentasi?
Bagaimana keterkaitan antara antara sumberdaya dengan industri fermentasi?
Apa yang dimaksud dengan medium fermentasi?
Sebutkan komposisi penting dalam medium fermentasi?
Page 6 of 6