teknologi bioindustri

TEKNOLOGI BIOINDUSTRI
PROTEIN SEL TUNGGAL
(SINGLE CELL PROTEIN)
KEBUTUHAN PROTEIN
Jumlah penduduk dunia lebih dari 5.7 milyar
Peningkatan 94 juta/tahun
Jumlah penduduk dunia melebihi 10 milyar
sebelum tahun 2050
 25% penduduk dunia kelaparan dan malnutrisi
Perubahan cuaca dunia, bencana alam dan
perang telah mengganggu produksi dan
distribusi bahan pangan
MIKROBA SEBAGAI SUMBER
PROTEIN POTENSIAL
• Mikroba telah lama digunakan sebagai bahan
•
•
•
pangan, misalnya tempe, oncom, jamur, dll.
Dapat diproduksi dari bahan hasil
samping/limbah pertanian.
Mikroba juga mengandung karbohidrat, lemak,
vitamin dan mineral.
Dapat digunakan sbg protein supplement atau
pakan ternak
MIKROBA MENGHASILKAN
PROTEIN LEBIH EFFISIEN
Organisme
Waktu Penggandaan Sel
Bakteri dan khamir
Kapang dan alga
Rumput dan tanaman
Ayam
Babi
Ternak (muda)
Manusia (muda)
20-120 menit
2-6 jam
1-2 minggu
2-4 minggu
4-6 minggu
1-2 bulan
3-6 bulan
MIKROBA MENGHASILKAN
PROTEIN LEBIH EFFISIEN
• Sapi seberat 250 kg akan menghasilkan 200 g
•
protein (daging) per hari, sedangkan 250 kg
mikroba,secara teoritis, akan menghasilkan 25
ton protein per hari pada kondisi ideal.
Tetapi mikroba banyak mengandung DNA dan
RNA yang akan dirobah menjadi asam urat
berlebihan dalam sistem metabolisme manusia,
yang dapat menyebabkan batu ginjal.
KELEBIHAN MIKROBA SBG
PENGHASIL SCP
o Mikroba dapat tumbuh cepat pd kondisi
o
o
o
o
optimumnya (dapat menggandakan sel dalam
waktu 0.4-1 jam)
Mudah dimodifikasi secara genetik
Memiliki kandungan protein tinggi
Memerlukan luasan area yg kecil (bioreaktor)
dan tidak tergantung iklim dan musim
Dapat tumbuh pada berbagai substrat dari hasil
samping/limbah pertanian
SUBSTRAT UNTUK SCP
 Substrat yg sudah diteliti antara lain gas, minyak

bumi, methanol, ethanol, methana, dan nalkana.
Bioreaktor skala besar (75 ribu liter) telah
dibangun oleh ICI (UK) utk memproduksi SCP
(Pruteen) menggunakan bakteri Methylophilus
methylotrophus pd substrat methanol. Hoechst
(Germany), dan Mitsubishi (Jepang)
menggunakan yeast (biasanya Candida utilis).
SUBSTRAT UNTUK SCP
Molasses menggunakan Saccharomyces
cerevisiae
Whey keju menggunakan Kluyveromyces
fragilis
Limbah pati menggunakan kombinasi
khamir Endomycopsis fibuligira dan
Candida utilis
SUBSTRAT UNTUK SCP
 Methanol memiliki kelebihan a.l: komposisi tetap

tidak tergantung musim, tidak toxin, mudah
larut, tidak ada residu karbon pada biomassa.
Kelemahan: Di AS, SCP belum ekonomis, harga
SCP yg dihasilkan 2-5 kali harga tepung ikan. Di
negara dimana metanol murah (Timur tengah)
dan harga tepung ikan mahal, pilihan SCP lebih
menarik.
SUBSTRAT UNTUK SCP
 Karbohidrat (dari limbah sulfit, molasses, whey,
limbah buah-buahan, hidrolisat kayu atau hasil
pertanian lain) menggunakan kapang
Paecilomyces variotii. Digunakan utk pakan
ternak dan unggas.
 Karbohidrat menggunakan kapang Fusarium
utk menghasilkan mycoprotein (Quorn) utk
konsumsi manusia, diproduksi oleh Rank-HovisMc Dougall dg ICI (Marlow Foods).
SUBSTRAT UNTUK SCP
 Untuk konsumsi manusia, SCP lebih baik dibuat
mengunakan substrat ethanol.
 Penggunaan n-alkana sebagai substrat sudah
dihentikan krn diduga karsinogenik.
 SCP dapat dibuat menggunakan substrat dari
hasil samping/limbah spt: bagassa, jerami,
whey, molasses, kotoran ternak, dll.
Penggunaan limbah memberi keuntungan
ganda, yaitu pengurangan polusi dan produksi
protein.
KELEBIHAN PENGGUNAAN LIMBAH
ORGANIK UTK PRODUKSI SCP
Mengurangi polusi lingkungan
Tersedia dg harga murah
Limbah dikonversi jadi protein yg bernilai
ekonomi
Dapat mengatasi kekurangan protein yg
sebagian besar didapat dari impor
Memungkinkan inovasi teknologi
Sebagian limbah (selulosa, whey) sudah umum
digunakan dalam pakan ternak.
MIKROBA UNTUK SCP
Dapat memanfaatkan berbagai sumber C
dan N
Laju pertumbuhan cepat (20 menit-2 jam)
Produktivitas tinggi
Toleran thd pH dan Suhu
Tidak patogenik dan tidak mengandung
endotoxin
Mudah dipisahkan dari media
MIKROBA UTK SCP
 Methanomonas methanolica
Pseudomonas sp, Rhodopseudomonas
Methylosinus trichosporum
Alcaligenes faecalis
Flavobacterium sp
Acinetobacter sp
Cellulomonas sp
CONVERSI METHANOL MENJADI
SCP DI ICI PROCESS
• 1.72 CH3OH + 0.23 NH3 + 1.51 O2 
• 1.0 CH1.68O0.36N0.22 + 0.72 CO2 + 2.94 H2O
• Laju pertumbuhan spesifik= 0.5/jam
• Densitas sel = 30 g sel kering/l
• Yield = 0.5 g sel/g substrat
LAJU PERTUMBUHAN DAN YIELD
C6H12O6 + 0.96NH4OH
6CH1.56O0.54N0.16 + 3.72 H2O
Yield = 0.25-0.61 g sel/g substrat
Laju pertumbuhan= 0.321/h
Yield dg substrat hidrokarbon=0.8-1.2 g/g
Yield dg substrat methanol=0.4-0.6 g/g
Yield dg substrat ethanol=0.75 g/g
RECOVERY PRODUK
• Ukuran sangat kecil (1-2 µm), density
dekat dg air (1.003 g/cm3), densitas sel
10-30 g sel kering/L sehingga sulit
disentrifugasi dan difilter.
• Krn itu sebelum disentrifugasi perlu diaglomerasi dan di-flokulasi.
• Berikutnya di keringkan.
APLIKASI SCP
Aplikasi SCP:
1. Pakan ternak
2. Pangan manusia
3. Sbg konsentrat dan isolat protein
fungsional utk digunakan dlm pangan
SYARAT MUTU
a. Memiliki karakteristik nutrisional dan
fungsional
b. Flavor/aroma dapat diterima konsumen
c. Asam nukleat harus rendah
d. Bebas dari toxin, bakteri patogenik,
logam berat dan residu kimia yg toxin
KOMPOSISI MYCOPROTEIN
DIBANDING DAGING SAPI
Komponen
Mycoprotein Beef steak mentah
Protein
Lemak
Serat
Karbohidrat
Abu
RNA
47
14
25
10
3
1
68
30
Sekelumit
0
2
Sekelumit
TEKNOLOGI PEMBUATAN SCP
(SYMBA PROCESS, SWEDIA)
Tahap I: Air limbah dari pabrik pengolahan
kentang yg mengandung pati dipompakan
melalui heat exchanger dan disterilisasi
menggunakan steam injection
Tahap II: Larutan pati steril dipompakan ke dalam
bioreaktor I bersama khamir penghidrolisis pati
(Endomycpsis fibuligira). Hidrolisat pati
kemudian dipompakan ke bioreaktor II utk
ditumbuhi Candida utilis.
TEKNOLOGI PEMBUATAN SCP
(SYMBA PROCESS, SWEDIA)
Tahap III: Sel kemudian dipanen
mengunakan screening bergetar dan
sentrifugasi. Sel yg dihasilkan dapat dispray drying dan dikemas.
CONTOH PRODUKSI DRY YEAST
PERTIMBANGAN EKONOMI DAN
PASAR
Proses produksi SCP ditentukan (13-
57.55) oleh harga bahan baku.
ICI Pruteen di Billingham, England dg
kapasitas 50-75 ribu ton/tahun
memerlukan biaya $70 juta.
Harga jual produk $600 per ton,
sedangkan harga soybean meal (44%
protein) $125-190 per ton.
KESIMPULAN
• Bakteri dan Actinomycetes disukai sebagai
•
•
mikroba utk SCP krn laju pertumbuhan cepat
dan kandungan protein tinggi.
Mikroba rekombinan telah meningkatkan
efisiensi konversi substrat dan menghasilkan sel
dengan densitas sampai 100 g/L.
Perbandingan harga produksi dengan harga
protein dari tanaman dan hewan akan
menentukan daya saing SCP dibanding protein
nabati atau hewani.