m. k. DASAR TEKNOLOGI MIKROBIALTIN 232/2 (2-0)

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANFATETA IPB

2008

Pemanfaatan Mikroba Dalam Industri Pertanian

(Produk Non-Pangan)

Dr.Ir.Liesbetini Hartoto, MS

(etanol, metanol, dll)

Kegunaan :

Sebagai bahan bakar, pelarut, bahan baku industri

Bahan Baku :

- Bahan yang mengandung gula

- Bahan yang mengandung pati

- Bahan yang mengandung selulosa

Etanol

M.O : S.cerevisiae

- khamir Schizosaccharomyces pombe

- bakteri Zymomonas mobilis

PRODUK BERALKOHOL

Bioetanol : Etanol( C2H5OH ) yang diproduksi dari bahan hayati

Bahan hayati glukosa bioetanol + CO2

Spesifikasi Produk :

ETANOL 95 - 96%v/v a) Technical/raw spirit grade b) Industrial grade c) Potable gradeETANOL 99% v/v Fuel Grade Ethanol (FGE)

ETANOL 70 % yang didenaturasi Spiritus

Bioetanol

Pelarut

Bahan baku proses

Bahan bakar

DesinfektanPlastik PE, PVC

asam asetat, PVAButanol, plasticizer PVC

khloroform

Spiritus : E70

Bahan bakar otomotif : E10-100

Bahan bakar mobil listrik : E80-95

Kosmetika, deterjen, tinta, adesif,pelarut berbagai proses farmasi danindustri kimia-elektronika dan lainnya

Pasar Global Bioetanol

Bahan baku bioetanol yang berpotensi diterapkan secara komersial di Indonesia

4

Nama tanaman/

Komoditas

Bagian Biomasayang diolah

Produktifitas Bioetanol

(l/ha/tahun)Penggunaan Saat Ini

Ubikayu Umbi segar 4.500 Pangan

Ubijalar Umbi segar 7.800 Pangan

Tebu Batang segarMolases

5.000-6.0001.000

Pangan

Jagung Tepung biji kering 5.000-6.000 Pangan

Sorgum biji Tepung biji kering 3.000-4.000 Penggunaan terbatas

Sorgum manis

Batang segar 5.500 – 6.000 Penggunaan terbatas

Sagu Tepung pati 4.000 – 5.000 Pangan

Aren Nira 25.000 Pangan

Nipah Nira 5.000-15.000 Tanaman konservasi

Sumber : “Bioetanol untuk Industri dan Bahan Bakar” M.Arif Yudiarto-BPPT & Himawan Adiyoso-PT Tridaya Usaha Sakti

Biosintesis : Glukosa piruvat asetaldehida etanol+CO2

Aseton / ButanolKegunaan : bahan pelarut & campuran dalam industri; bahan peledakBahan baku : pati, molase, dllM.O : C.acetobutylicium

GliserolKegunaan : bahan pelarut & bahan baku dalam

industriM.O : - S.rouxii - Torulopsis magnoliae khamir - Pichia salina osmotolerant - Dunaliella salina alga halofilik

- Protein non konvensional - Produksi cepat - Luas areal <, tidak tergantung musim - Sumber makanan lengkap - Telah dikenal sejak tahun 1910 “food yeast”

Syarat sifat M.O. Untuk PST :- tumbuh cepat dalam media yang murah dan sederhana- menggunakan energi secara efisien- sistem kultur sederhana- proses pemisahan sel sederhana- aman untuk dikonsumsi- mempunyai daya cerna tinggi- mempunyai nilai nutrisi tinggi

PROTEIN SEL TUNGGAL (PST) = SCP

Hambatan penggunaan PST sebagai makanan manusia

Kandungan As.nukleat tinggi, daya cerna rendah, kemungkinan

beracun

Jenis M.O. Untuk PST :

Khamir, kapang, bakteri, ganggang

Contoh khamir :

Candida utilis, C. intermedia, C. tropicalis, S. cerevisiae

S. fragilis, Rhodotorula gracilis.

Contoh kapang :

Fusarium, Rhizopus, Penicillium, Aspergillus

Contoh bakteri :

- Methanomonas methanica

- M. metano oxidans

- Methylococcus cereficans

- Pseudomonas aeruginosa

- P. methanica

Contoh ganggang :

Chlorella ellipsoidea, Scenedesmus obliguus, Spirulina sp.

Bahan Baku untuk PST :1) Bahan sumber energi bernilai tinggi (gas alam, etanol, dll)2) Limbah pertanian / sampah (molase, whey dll)3) Bahan dari tanaman (pati, gula, selulosa dll)

- Krisis bahan bakar alternatif = gas bio- Bahan baku : limbah organik, pupuk kandang, tanaman air

(misal : eceng gondok)- Proses : fermentasi anaerob

- biogas / metan (CH4) 50-70% (mudah terbakar, tidak berwarna, tidak berbau)

- CO2 25-45%, H2, N2, H2S

Gas Bio

Mikroba : - Bakteri pembentuk asam (Pseudomonas, Flavobacterium,

Alcaligenes, Eschericia, Aerobacter)

- Bakteri metan (Methanobacterium, Methanosarcina,

Methanococcus).

Hambatan pengembangan gas bio :

Teknologi belum meluas, tingkat kenyamanan rendah, biaya instalasi tinggi, kesinambungan bahan baku (?)

- Prinsip pembuatan : pengawetan bahan dengan

penurunan pH dalam suasana anaerobbakteri

pembusuk mati.

- Bahan baku : tanaman, limbah pertanian (peternakan,

perikanan)

- M.O : bakteri as. Laktat

bakteri as. Butirat

- Penurunan pH dapat dipercepat dengan :

bahan kimia (misalnya : asam)

bahan tambahan yang kaya KH (C) untuk substrat

bakteri

- Mutu silase ditentukan oleh : (warna, bau dan rasa, tekstur

tidak berlendirdipengaruhi oleh : bahan baku, proses

pembuatan, jenis M.O

SILASE PAKAN

Aplikasi - industri pangan - industri pakan - industri obat-obatan, kimia

Contoh : - Asam glutamat penguat rasa (MSG)- Sodium aspartat & DL-alanin jus buah- L-Sistein pemanggangan roti, antioksidan pd jus buah- L-triptofan + L-histidin antioksidan susu bubuk- Aspartam (L-aspartil-L-fenilalanin metil ester) pemanis

rendah kalori pada minuman ringan- L-Lisin & L-Methionin pakan ternak- L-arginin, L-fenilalanin, L-tirosin, L-leusin, L-isoleusin, L-

prolin, L-triptofan, L-tirosin cairan infus- Alanin serat polialanin - Lisin resin lisin isosianat

ASAM AMINO

Asam Amino Galur MO Sumber C

L-asam glutamat Corynebacterium glutamicumBrevibacterium flavumArthrobacter paraffineus

GlukosaAsetatn-Alkana

L-alanin Streptomyces coelicolor Glukosa

L-fenilalanin C. glutamicum Glukosa

L-Lisin C. glutamicumB. flavum

GlukosaAsetat

L-Methionin C. glutamicum Glukosa

L-arginin B. flavum GlukosaAsetat

L-leusin, B. lactofermentum Glukosa

L-isoleusin B. flavum Glukosa

L-prolin B. flavum Glukosa

L-triptofan C. glutamicum Glukosa

L-tirosin C. glutamicum Glukosa

L-threonin B. flavumE. coli

Glukosa, asetatSukrosa

Produksi Asam Amino Secara Mikrobiologis :

1. Kultivasi Langsung menggunakan substrat glukosa, fruktosa, molase, hidrolisat pati, a-alkana, etanol, gliserol, asetat, propionat dll

2. Konversi produk antara murah dgn biosintesis, contoh : Glisin (murah) L-serin (Corynebacterium glycinophilum)

3. Menggunakan Enzim/Sel Imobil, contoh : produksi L-alanin, L-asam aspartat, L-DOPA (dihydroxyphenilalanine), L-triptofan, L-tirosin

Produksi Asam Amino Secara Kimiawi : Lebih ekonomis, namun dihasilkan campuran rasemat (isomer D & L) dikombinasikan dgn biokimiawi : Sintesis kimia : campuran DL asam amino L-asam amino amino asilase (A. niger)

Contoh : produksi L-alanin, L-metionin, L-fenilalanin, L-triptofan, L-valin

Antibiotik Mikroorganisme yang memproduksi

Bacitracin Bacillus subtilis

Cephalosporin Cephalosporium sp

Chloramphenicol Streptomyces venezuelae

Cycloheximide S.griceus

Cycloserin S.orchidaceus

Erythromycin S.erythreus

Griseofulvin Penicillium griseofulvin

Kanamycin S.kanamyceticus

Lincomycin S.lincolnensis

Neomycin S.fradiae

Nystatin S.noursei

Penicilin Penicillium chrysogenum

Polymyxin B Bacillus polymyxa

Streptomycin S.griseus

Tetracycline S.rimosus

Sumber : Brock & mardigan, 1988

Aplikasi - obat - pengawet makanan

ANTIBIOTIKA

GUM XANTHAN

Merupakan polimer eksopolisakarida mikrobial yang diproduksi oleh Xanthomonas campestris dari bahan berkarbohidrat

Sifat Fisiko Kimia :

Heteropolisakarida anionik yang bercabang mengandung D-glukosa, D-manosa ,D-glukuronat, asam asetat dan asam piruvat

Sifat-sifat gum xanthan :

1. Viskositas tinggi pada konsentrasi rendah,

2. Mudah larut dalam air panas maupun dingin

3. Viskositas larutan gum xanthan stabil terhadap suhu & pH

4. Kelarutan dan kestabilan tinggi pada asam

Aplikasi industri pangan industri kimia, tekstil industri kosmetik

Substrat : onggok, tetes dll

Aplikasi Dalam Industri :

1. Industri Petroleum :

a. Sebagai cairan pelicin dalam pengeboran sumur minyak

b. Sebagai cairan untuk mengikat dan memisahkan garam-garam dari hasil pengeboran minyak lepas pantai dari cairan petroleum yang diinginkan

c. Untuk mempercepat pengambilan minyak (oil recovery)

2. Industri Kimia dan lainnya

a. Pakan ternak : sebagai cairan pelengkap pakan (Liquid feed supplements)

b. Flowable pesticides

c. Pewarnaan dan pengecatan tekstil

d. Pelapis keramik

e. Pensuspensi cairan tinta, cat dan perekat kertas

3. Industri Pharmasi dan Kosmetika :

f. Penstabil emulsi cream untuk obat dan kosmetika

g. Pelarut cream dan lotion

h. Pensuspensi pasta gigi atau larutan pencuci gigi

4. Industri pangan :

a. Pastry filling

b. Penstabil saus dan kaldu

c. Pengemulsi “dressing”

d. Pengemulsi dan stabilizer “dairy products”

VITAMIN

- Vitamin B12 (Cyanocobalamin)

M.O : - Propionibacterium freudenreichii

- Propionibacterium shermanii

- Pseudomonas denitrificans

- Bacillus megaterium

Substrat : glukosa, molase gula bit

Aplikasi : - produk kasar (kemurnian 80 %) pakan

- produk murni (kemurnian 95-98%) medis

- Riboflavin (Vitamin B2) M.O : Ashbya gossypii (khamir) Aplikasi : - pengkayaan pangan (roti) - pakan