MANFAAT MEMPELAJARI BIOLOGI

MANFAAT MEMPELAJARI
BIOLOGI
BAGI MAHASISWA TEKNOLOGI
PERTANIAN
KEGUNAAN BIOLOGI UNTUK BIDANG
TEKNOLOGI PERTANIAN
• Bidang Fermentasi Bahan Makanan
• Produksi Bahan Makanan
• Biota yang dapat melakukan melakukan
biodegradasi ( untuk membuat Kompos)
• Biota yang menyebabkan kerusakan bahan
makanan / bersifat patogen
MANFAAT BIOLOGI UNTUK BIDANG
TEKNOLOGI PERTANIAN I
• Untuk mengetahui jenis2 Mikroorganisme
(bakteri, khamir, dan kapang ) yang
bermanfaat
- Jamur / Kapang : Trichoderma sp
mendegradasi selulosa
- Khamir : Rhodotorulla menghasilkan warna
merah untuk makanan
- Bakteri : Escherichia coli menghasilkan
plasmid, utk rekayasa genetika
Tape
Tape
• Makanan fermentasi dari
bahan ubi kayu atau beras
ketan dengan bantuan
penambahan ragi yang
berupa Ragi Tape
Ragi tape
• Kumpulan mikroorgansime
yang ditumbuhkan pada pada
adonan dari tepung beras
sebagai sumber nutrisi utama
untuk pertumbuhan
mikroorganisme.
Bumbu-bumbu Ragi Tape
• Adas
• Kapulaga
• Bawang Putih
• Kayu Manis (Keningar, Jw)
Bumbu-bumbu Ragi Tape
• Adas
• Kapulaga
• Bawang Putih
• Kayu Manis (Keningar, Jw)
Tempe
Tempe
• Tempe: merupakan makanan fermentasi yang
berasal dari Indonesia, berbahan baku
kedelai (beserta variasinya).
• Strukturnya kompak
• Difermentasi oleh golongan Rhizopus
(R.oligosporis, R. stolonifer, R. oryzae, R.
arrhizus, dan R. formozaensis)
Pembuatan Tempe
• Kedelai dan variasinya
• Pencucian
• Perendaman
• Pengukusan
• Perendaman dlm air rendaman tempe pH ↓
• Perebusan 1 jam
• Penghilangan kulit
• Perendaman
• Pendinginan (dikeringanginkan)
• Pencampuran
• Inokulasi
• Pembungkusan
• Fermentasi (24-48 jam)
• Tempe
Ragi Tempe
• Usar : Kumpulan mikroorganisme yang
ditumbuhkan pada sisi balik daun waru atau
daun jati. Sisi balik tersebut mengandung
bulu-bulu (trichoma) untuk tempat
pertumbuhan miselia kapang.
• Bubuk inokulum : Kumpulan mikroorganisme
yang ditumbuhkan pada tepung beras,
tepung ubi kayu yang digunakan sebagai
starter fermentasi tempe
Kecap
• Kecap: Merupakan Jenis
makanan fermentasi cair
berwarna coklat gelap yang
rasanya asin atau manis yang
digolongkan dalam makanan
yang mempunyai aroma
menyerupai ekstrak daging
Pembuatan Kecap Manis
• Biji kedele (biasanya hitam)
• Pencucian
• Perendaman semalam
• Penirisan dan pendinginan
• Fermentasi koji (kapang) 1-2 minggu
• Pengeringan dan penghilangan miselia kapang
• Fermentasi dlm larutan garam 18-20%
• Perebusan dan ekstraksi
• Penyaringan (filtrasi)
• Perebusan dan penambahan gula
• Kecap manis
Mikroorganisme Pada Fermentasi
Kecap
• Kapang utama Aspergillus oryzae dan A.
sojae
• Bakteri asam laktat homofermentatif yang
tahan garam tinggi misalnya Saccharomyces
rouxii--- berperan membentuk aroma dan
flavor spesifik
• Zygosaccharomyces pada pH rendah
berperan menstimulasi pertumbuhan khamir
yang dapat tumbuh pada kadar garam tinggi
Perubahan-perubahan selama
fermentasi
• Pada fermentasi koji oleh kapang A. oryzae/A
sojae terjadi perubahan protein menjadi asam
amino oleh enzim protease, dan peningkatan
jml glukosa oleh alfa amilase, serta perubahan
menjadi warna cokelat oleh tirosinase.
• Aktivitas enzim – enzim dapat terjadi pada
suasana asam dan basa
• Semua senyawa mudah dicerna oleh
pencernaan manusia
MANFAAT BIOLOGI UNTUK BIDANG
FERMENTASI 2
• Proses2 Fermentasi
- Saccharomyces serevisiae mengubah gula
menjadi alkohol
- Lactobcillus mengubah laktosa menjadi
laktat
- Brevibacterium glutamicum mengubah gula
pada tetes menjadi asam glutamat
fermentasi
produk
substrat
Biomassa (sel)
Kebutuhan oksigen
1.Fermentasi Aerob
2.Fermentasi Anaerob
Keadaan Septik Fermentasi
1 Fermentasi septik
2. Fermentasi Semi-septik
3. Fermentasi Aseptik
Konsistensi Medium
Fermentasi
1.Fermenatsi Substrat
Padat
2.Fermentasi Semi-padat
3.“Submerged
fermentation”
Jalannya fermentasi
1.Fermentasi sekali
unduh (“Batch”)
2.Fermentasi “Fed-batch”
3.Fermentasi Kontinyu
Macam-macam fermentasi
berdasaerkan produk yang dihasilkan
1. Produksi biomasa sel
2. Enzim mikroba
3. Metabolit Mikroba
4. Produk Rekombinan
5. Proses Transformasi
Teknologi Produksi Bakteri
Dr. Wignyanto
Departement of Agroindustrial Technology
Teknologi Poduksi Bakteri
• Sel-sel bakteri dapat diproduksi seperti
Produksi Protein Sel Tunggal, namun
bahan dasarnya adalah sel bakteri
• Medium yang dapat digunakan adalah
medium yang dapat digunakan untuk
pertumbuhan bakteri, namun
diusahakan yang murah
Syarat bagi bakteri
• Tidak patogen
• Memiliki kemampuan menghambat
pertumbuhan bakteri patogen
• Berkembang biak cepat
• Kadar asam nukleat relatif rendah
• Pembentukan lendir tidak tinggi
Starter
Starter : Kumpulan mikroorganisme yang
diaktifkan untuk tujuan mengaktifkan proses
fermentasi.
Mikroorganisme ditumbuhkan sampai ujung fase
logarithma sebelum fase stasioner.
Diharapkan pada saat penuangan starter kedalam
medium, starter langsung menjalankan fungsinya
sebagai kultur induk pelaku perubahan substrat
Teknologi
Produksi Sel
Khamir
Table 1. Kandungan Protein beberapa
jenis mikroorganisme
=================================
• Mikroorganisme
Protein (%)
=================================
• Khamir
45-55
• Ganggang/Algae
47-57
• Bakteri
50-83
• Kapang/Fungi
31-55
=================================
Faktor2 Penentu Kadar Protein
•Kadar Protein
dipengaruhi oleh
- Kondisi pertumbuhan
- Manipulasi genetik
- Spektrum asam amino
Produksi PST
• Peningkatan “yields” PST, produktivitas dan
Kualitasnya tergantung pada optimasi faktor-faktor
yang berpengaruh selama proses
• Strategi untuk meningkatkan produksi PST, yang
dilakukan dengan rekayasa genetika ( genetic
engineering )
• Dapat di produksi menggunakan mikroorganisme
fotosintetik dan non-fotosintetik
Saccharomyces cerevisae sebagai model
produksi PST
–Tingginya kadar protein
–Tingginya efisiensi proses
–Tingginya kecepatan pertumbuhan
–Mudahnya produk disaring
–Mudahnya dikeringkan
–Rasanya lezat
BIR / BEER
Bir
Pada awal abad 17 masyarakat khususnya
Eropa mengksumsi bir dengan berbagai
jenisnya .
• Bentuk dan penampilan Beer sangat
menarik
• Tidak mengenal usia penggunanya.
• Kesegarannya 3 x lipat daripada air
• Dapat ditempatkan dan dibawa secara
praktis.
Komponen Penting Bir
•
•
•
•
•
“Malted Barley”
“Hops”
Khamir
Air
Selalu dibutuhkan sebagai ingredient
– Pati “adjuncts”
• Pati jagung atau beras
3 Tahap pada Pembuatan Bir
• “Malting”
• “Brewing”
• Fermentasi
Malting
• Peletakan pada Ruang Malt
– Terjadi klerjadian “brewery”
• Pengontrolan perkecambahan barley, tergantung
– Kelembaban
– Suhu
– CO2
• Tujuan
– Produksi enzim2 yang berguna untuk “brewing”
• Amilase
• Protease
Malting
• Perendaman biji
• Pengontrolan
perkecambahan
– Maksimum produksi enzim
– Aktivitas Enzimatis
Minimum danPertumbuhan
tanaman
• Pengeringan
– Penghentian
Perkecambahan
– Stabilisasi “malted barley”
– Penyempurnaan Warna dan
aroma
• Malt cerah, amber malt,
black patent malt
“Brewing”
• Penggilingan “malted barley”
– Hati-hati “cracking of malted barley”
• Shatter endosperm
• Peletakan “husk” pada tempat yang
luas
• Penambahan air
• Pengontrolan suhu dan proses enzimatik
“Mash Tun”
The mash tun is a vessel in which the milled malted barley is mixed with water
And the enzymes are allowed to degrade the starches and proteins into
Substrates that the yeast can utilize during fermentation
“Mash”
These photos show the milled
Malted barley being mixed with
Warm water. The enzymes
Convert the starch to maltose and
The proteins to amino acids creating
What is known as sweet wort.
Penyaringan
The sweet wort
Is separted from
The spent barley
By a filtration step
Known as
Lautering. The
Barley husks serve
As the primary
Filtering material.
Here, the remaining
Spent grains are
Being removed from
The sweet wort
With this screen.
“Mash Tun” menggunakan Mash
These are the spent malt that acted as a filtering bed for the sweet wort.
Mengeluarkan “mash”
Pengangkutan mash ke mobil pengangkut
“Sweet Wort”
Ketle
• Sweet Wort
• Dididihkan
– Ditambah hops
• Untuk Mengekstrak
rasa (bitter acids)
dan komponen
aroma
– Sterilisasi “hopped
wort”
Tangki Fermentasi
After the yeast is added to the hopped wort, fermentation of the maltose to
Ethanol occurs in these tanks.
Penambahan Khamir Ke Dalam
Fermenter
Selang pengeluaran Gas CO2 dari tangki
Fermentation produces both ethanol and carbon dioxide. The carbon
Dioxide is allowed to vent out through these blow-off hoses whose ends
Are immersed in a tank of water, producing an air-lock and preventing
Oxygen from entering the fermentation tanks.
BAKTERI PERUSAK BAHAN MAKANAN
• Perusakan Bahan Makanan
- Lactobacillus merusak susu menjadi asam
- Clotridium botulinum merusak produkproduk yang dikalengkan
- Bakteri osmofil merusak bahan yang
kekentalannya tinggi, sirup, mudu dll
- Bakteri psikhrofil merusak bahan2 yang
disimpan pada suhu rendah
Bakteri Perusak Yang Tinggal di Kaleng
• Clostridium botulinum
Menyebabkan penggelembungan kaleng.
Sifatnya anaerob  membentuk gas  kaleng
menggelembung  sambungan kaleng rusak
 bocor  dimasuki mikroorganisme
anaerob lain yang patogen  Clostridium
botulinum  menyebabkan kebutaan
MANFAAT BIOLOGI UNTUK BIDANG
PENGOLAHAN LIMBAH
• Manfaat jenis2 ganggang untuk waste
treatment
- Chlorella pengoksidasi bahan2 cemaran