bioteknologi mikroba teknik kultur mikroba unggul: · pdf filecontoh medium lengkap ......

12
9/30/2013 1 BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik dasar kultur mikroba Perbaikan strain mikroba Pembuatan inokulum pupuk hayati Pertemuan ke 5 Mikroba = kel jasad hidup berukuran kecil dng kisaran ukuran sel sekitar 0,1 10 μm (1 μm = 10 -6 ) Perbedaan mikroba dng jasad hidup lain<, satu sel mikroba adalah satu individu. Mikroba ada 3 kelompok utama : - Prokaryot - Eukaryot - Archaea Contoh prokaryot: bakteri Eschericia coli Contoh eukaryot: Khamir Saccharomyces cerevisiae TEKNIK DASAR KULTUR MIKROBA Dapat ditumbuhkan dlm medium padat (misal: tempe, tape, oncom, jamur konsumsi) dan medium cair (misal: untuk menghasilkan antibiotik, etanol, asam asam amino, nata de coco). Berdasarkan komposisi medium utk menumbuhkan mikroba : - medium lengkap - medium minimal Medium lengkap : bahan organik atau anorganik yg dapat memenuhi kebutuhan mikroba utk pertumbuhan dan aktivitas metabolismenya shg mikroba dpt tumbuh scr optimum. Contoh bahan organik: ekstrak daging, ekstrak taoge, ekstrak kentang, dll Medium minimal: suatu bahan kimia (umumnya bahan anorganik) dng komposisi terbatas yg digunakan utk pertmbhn mikroba.

Upload: lyminh

Post on 31-Jan-2018

269 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

1

BIOTEKNOLOGI MIKROBA

Teknik dasar kultur mikrobaPerbaikan strain mikroba

Pembuatan inokulum pupuk hayati

Pertemuan ke 5

Mikroba = kel jasad hidup berukuran kecil dng kisaran ukuran sel sekitar 0,1 – 10 µm (1 µm = 10-6)

• Perbedaan mikroba dng jasad hidup lain<, satu sel mikroba adalah satu individu.

• Mikroba ada 3 kelompok utama :

- Prokaryot

- Eukaryot

- Archaea

Contoh prokaryot: bakteri Eschericia coli

Contoh eukaryot: Khamir Saccharomyces cerevisiae

TEKNIK DASAR KULTUR MIKROBA

• Dapat ditumbuhkan dlm medium padat (misal: tempe, tape, oncom, jamur konsumsi) dan medium cair (misal: untuk menghasilkanantibiotik, etanol, asam asam amino, nata de coco).

• Berdasarkan komposisi medium utk menumbuhkan mikroba :

- medium lengkap

- medium minimal

Medium lengkap : bahan organik atau anorganik yg dapat memenuhi kebutuhan mikroba utk pertumbuhan dan aktivitas metabolismenya shg mikroba dpt tumbuh scr optimum.

Contoh bahan organik: ekstrak daging, ekstrak taoge, ekstrak kentang, dll

Medium minimal: suatu bahan kimia (umumnya bahan anorganik) dng komposisi terbatas yg digunakan utk pertmbhn mikroba.

Page 2: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

2

Contoh Medium lengkap

Komposisi media nutrien cair dan nutrien agar untuk bakteri:

Nutrien cair:

2 g nutrien broth + aquades 250 ml

Nutrien agar:

2 g nutrien broth + aquades 250 ml + 3 g agar

Komposisi media taoge cair dan taoge agar untuk jamur/khamir:

Taoge cair: 25 g taoge + 15 g gula pasir + aquades 250 ml

Taoge agar: 25 g taoge + 15 g gula pasir + aquades 250 ml + 3 g agar

Media cair steril

BAHAN MEDIUM BANYAK TERSEDIA, MUDAH DIDAPAT DAN MURAH HARGANYA: -SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK, KOMPOS. -Bahan medium dianalisis kandungan C, N, P, K, apabila kandungan unsur tersebut kurang maka ditambah BAHAN KIMIA TEKNIS - Kebutuhan C, N, P, K untuk pertumbuhan mikroba dapat diketahui dengan perhitungan atau percobaan pendahuluan

Bahan medium: bahan kimia buatan pabrik atau bahan alami yang diproses untuk memenuhi kebutuhan C, unsur makro dan mikro serta senyawa lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan

TEKNIK KULTIVASI MIKROBA1. KULTUR BATCH (sekali panen)

Mikroba ditumbuhkan dlm medium sampai mencapai fase pertumbuhn maksimal kemudian dipanen produknya (sel/biomassa atau produk metabolitnya)

2. KULTUR KONTINYU

Mikroba ditumbuhkan terus menerus pada fase paling optimum (eksponensial) shg pemanenan produk dapat dilakukan berulang ulang tanpa mengulangi kultivasi dari awal.

KULTUR BATCH

• Pola pertumbuhan SIGMOID

- fase pertmbhn lag / adaptasi

Belum ada penambhan jumlah sel

lamanya tergtg : status fisiologis mikroba, macam mikroba, perbedaan kondisi pertumbhn sebelum mikroba ditumbuhkan dlm medium lengkap kemudian ke medium minimal.

Page 3: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

3

Grafik pertumbuhan mikroba dalam satuan bilangan logaritma Kurva pertumbuhan mikroba dalam kultur tertutup (batch culture)

-Fase pertmbhn dipercepatfase ini berlgs cepat karena mikroba kan masuk ke fase berikutnya.

- Fase eksponensialpertambahan jumlah sel berlgs secara logaritmikmikroba mencapai status isiologis yg optimum.

- Fase pertmbhn diperlambatnutrien berkurang karena digunakan untuk pertumbuhan

- Fase stationersebagian sel mengalami kematian shg rasio jumlah sel yg hidup dan yg mati seimbang dan jd jml sel total tdk meningkat.

Skema dasar bioreaktor sistem batch

Page 4: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

4

KULTUR KONTINYU

Ada 2 cara :

1. KEMOSTAT :

Menambahkan nutrien dlm suatu tangki shg komposisi nutrien di dlm fermentor tempat kultivasi mikroba selalu dlm keadaan tetap.

2. TURBIDOSTAT

Menambahkan nutrien secara kontinyu shg kerapatan sel selalu dlm keadaan tetap.

Dlm turbidostat aliran medium diatur berdasarkan kerapatan optik kultur mikrobia.

Contoh bioreaktorkultur cair yang digunakan untuk kultur kontinyu:

Fermentor skala laboratorium

Kemostat untuk Bioreaktor sel kontinyu PEMANFAATAN MIKROBA DALAM INDUSTRI BIOTEKNOLOGI

1. Produk pangan yg dikonsumsi secara langsung2. Produksi bahan baku utk pangan3. Produksi bahan utk mendukung tahapan sebelum panen

(misal biofertilizer, biopestisida, bioaktivator kompos)4. Produksi bahan bahan utk pengelolaan kesehatan5. Produksi bahan bahan pendukung utk industri yg lain

Dlm industri bioteknologi semacam ini mikroba dapatdigunakan sbg :

1. agensia produksi (untuk produksi alkohol, asam sitrat, keju, enzim, insulin, antibiotik, dll)2. produk hasil akhir yang digunakan secara langsung (tempe, yogurt, biofertilizer, biopestisida)

Page 5: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

5

PERBAIKAN STRAIN MIKROBA

PENINGKATAN KEMAMPUAN FISIOLOGIS MIKROBA:

1.Teknik Konvensionala. Teknik mutagenesis secara acak

- mutagenesis dg mutagen kimia- mutagenesis dg mutagen fisik- mutagenesis secara terarah.

b. Fusi protoplas (dipelajari pada pertemuan ke 7)

2.Teknik modern (non-konvensional)Dipelajari setelah DNA rekombinan, pada bioteknologi mikroba penambat nitrogen (setelah mid)

PEMBUATAN PUPUK HAYATI

• Merupakan sel mikroba yang dapat berfungsi sebagai pupuk.

• Sering disebut sebagai inokulum pupuk hayati

• Produknya berisi sel-sel mikroba dengan kemampuan khusus, misal:

- mikroba penambat nitrogen

- mikroba pelarut fosfat, dll

Teknik Konvensional Pembuatan

Pupuk Hayati Penambat Gas Nitrogen

Bisakah menanam bakteri penambat N2? Jawabnya tentu bisa

Mau mencoba?

Caranya bagaimana?

Mulai dari isolasi, kultur & perbanyakan

Untuk apa?

Untuk pupuk hayati pengganti pupuk N kimia

Produknya disebut apa?

Inokulum bakteri penambat nitrogen

PRINSIP PEMBUATAN INOKULUM

• I. ISOLASI, PEMILIHAN, DAN

PEMELIHARAAN KULTUR

• II. TEKNIK PERBANYAKAN MIKROBA

• III. FORMULASI

• IV. PACKING DAN PENYIMPANAN

Page 6: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

6

PEMILIHAN MIKROBA UNGGUL

METODE KIMIA:

-N15 UNTUK FIKSASI N2

-P TERLARUT UTK PELARUT RP.

-CO2 / HARA TERSEDIA UTK PEROMBAK BAHAN ORGANIK

-SULFAT UNTUK OKSIDASI SO,dll

METODE MIKROBIOLOGIS:

-MEDIUM BEBAS NITROGEN

-MEDIUM + BATU FOSFAT

-MEDIUM + BAHAN ORGANIK YANG DIUJI

-MEDIUM + SULFUR / Fe S (PIRIT)

-MEDIUM + Mn SO4, dll

PEMELIHARAAN KULTUR MIKROBA UNGGUL

DIBUAT BIAKAN MURNI: -KULTUR STOK-KULTUR SEDIAAN

PENYIMPANAN KULTUR:1. JANGKA PENDEK/SEGERA DIGUNAKAN BIAKAN CAIR/PASTA, PADA SUHU 5-15OC TAHAN SAMPAI 1 BULAN BIAKAN AGAR MIRING/ DISIMPAN SUHU 5-15OC TAHAN 3-6 BULAN BIAKAN AGAR MIRING + LAPISAN GLISEROL, PADA SUHU 5-15OC TAHAN SAMPAI

1 TAHUN

2. JANGKA PANJANG/ UNTUK STOK YG TAHAN HIDUP SAMPAI BEBERAPA TAHUN

BIAKAN DALAM MEDIUM PASIR ATAU TANAH BIAKAN LIOFILIK

TEKNIK PERBANYAKAN MIKROBA

• PEMILIHAN MEDIUM PERBANYAKAN MIKROBA

• BAHAN MEDIUM BANYAK TERSEDIA, MUDAH DIDAPAT DAN MURAH HARGANYA

• MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK, KOMPOS, dll + BAHAN KIMIA TEKNIS

Sistem Fermentasi untuk Perbanyakan Sel

FERMENTASI PADAT:• DALAM NAMPAN/ KANTONG

• FERMENTOR KOLOM

• FERMENTOR DRUM PUTAR

• FLUIDIZED BED DEVICES

• FERMENTASI CAIR • KULTUR GOJOK (SHAKE CULTURE)

• DALAM ALAT FERMENTOR KULTUR CAIR

Page 7: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

7

STERILISASI MEDIA DAN ALAT UNTUK KULTUR BAKTERI

AUTOCALVE

MEDIA: 121OC 15 MENIT

ALAT: 121OC 30 MENIT

SEMUA ALAT YANG DIGUNAKAN DISTERILISASI

TEKNIK ISOLASI MIKROBA TEKNIK KERJA ASEPTIS UNTUK PENANAMAN BAKTERI

STERILISASI OSE SEBELUM DIGUNAKAN

MENANAM BAKTERI PADA PETRIDISH

di laminer air flow

Isolasi Bakteri Penambat N2 Udara

Bintil akar disterilkan, dipecah, diambil cairannya menggunakan jarum ose

Ose digoreskan di atas media agar

Bintil akar • Pengenceran sumber isolat dilakukan agar diperoleh

koloni yang tumbuh terpisah

Pengenceran untuk teknik isolasi taburan

Figure 6.15

Pada isolasi teknik goresan, sumber isolat bisa diencerkan terlebih dahulu

menggunakan air steril, agar diperoleh koloni terpisah.

Page 8: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

8

Koloni hasil kultur bintil

akar yang terpisah

diambil dengan ose

Simpan dalam refrigerator

(almari es tapi bukan di

freezernya)

DITANAM DI MEDIA AGAR MIRING

Pembuatan kultur murni Rhizobium

Isolasi Mikroba Pelarut Fosfat

• Tanah risosfer dibuat seri pengenceran dengan air steril

• Masing2 pengenceran ditaburkan di medium yang mengandung P tak larut /Pikovskaya med

• Inkubasi suhu kamar selama 3-4 hari

• Mikroba yang membentuk zona jernih dimurnikan pada medium agar yg sama

• Dibuat biakan dalam agar miring

CONTOH ISOLAT DARI TANAH VERTISOL

GADING GUNUNG KIDUL

AspergillusJAMUR PELARUT FOSFAT (Sumarsih , 1986)

Pemilihan mikroba pelarut fosfat

a. Pelarutan P tidak larut pada medium agar

Inokulasi titik koloni yg membentuk zona jernih pada medium pikovskaya agar dalam petri

Inkubasikan 4-5 hari pada suhu kamar Ukur luas zona jernih di sekeliling koloni Zona jernih yang terluas menunjukkan

kemampuan melarutkan P yg besar

Page 9: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

9

UJI PEMILIHAN MIKROBA

PENGOKSIDASI SULFUR

Uji kimia :Media cair yang diberi bubuk Sulfur berubah menjadi jernih

Uji mikrobiologis: Zona jernih di media tanda mampu mengoksidasi Sulfur

Sulfur yang semula ditandai dengan keruh menjadi jernih di media cair

BAKTERI PETROFILIK (PEROMBAK

MINYAK BUMI) dapat membentuk

biomassa dengan sumber karbon minyak

bumi

Biomassa

bakteri/warna

minyak bumi

berubah

Minyak bumi

Uji Perombakan pati & selulosa

Uji Perombakan

pati

Perombakan

CMC

(Carboxy

Methyl

Cellulose)

Uji

perombakan

selulosa

mikrokristalin

Media diberi larutan

Yod.

Zona jernih

menunjukkan pati

telah terombak

Agar hasil lebih banyak

dari kultur gojok dipindah

ke fermentor

dipindah ke

fermentor sederhana

Page 10: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

10

TEKNIK

PRODUKSI /

PERBANYAKAN

MIKROBA

SECARA

SEDERHANA

Media

dari

bahan

yang

mudah

didapat

Skala

produksi

kecil

menggunakan

fermentor

sederhana

Kultur

murni

ditanam

dalam

media

cair

bifase

digojok

Skala industri

PERBANYAKAN JAMUR MENGGUNAKAN MEDIA PADAT

Perbanyakan mikroba menggunakanfermentor skala laboratorium

KULTUR SEDIAAN

DIPERBANYAK DALAM FERMENTOR

STARTER PERBANYAKAN

BAKTERI

DENGAN

TEKNOLOGI

MODERN

Starter

DIPERBANYAK DALAM

FERMENTOR MODERN

Kultur murni

Page 11: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

11

STARTER & PENGGANDAAN SKALA FERMENTASI

STARTER UNTUK: • (a) MENGADAPTASI MIKROBA DARI MEDIUM AGAR KE

MEDIUM PERBANYAKAN

• (b) MEMBUAT INOKULUM DARI SKALA KECIL (BIAKAN MURNI DALAM TABUNG REAKSI) MENJADI SKALA YANG LEBIH BESAR

PENGGANDAAN SKALA UNTUK:• PRODUKSI SKALA LABORATORIUM SAMPAI SKALA PABRIK

• PENGATURAN PRODUKSI DAN KONTROL KUALITAS

Kultur gojok dalam erlenmeyer 250 ml

FERMENTOR SEDERHANA

volume 20 liter

Bioreaktor Skala Industrivolume 1000 liter

FORMULASI INOKULAN

INOKULAN: • CAMPURAN MIKROBA + CARRIER

SIFAT BAHAN CARRIER/PEMBAWA: • INERT

• MUDAH DICAMPUR

• MUDAH DIBENTUK

FORMULASI INOKULAN:• BAKTERI: INOKULAN UNTUK BIJI / TANAH, PADAT / CAIR

• JAMUR : FORMULASI VERMICULITE, TEPUNG/BUBUK, TABLET, PRIL, GEL

PACKING DAN PENYIMPANAN

• PACKING:• BENTUK CAIR / PADAT

• KEDAP UDARA/ TIDAK KEDAP UDARA

• INAKTIVASI/ LIOFILISASI / +ASAM

• MASA AKTIF / KEDALUARSA

• PENYIMPANAN:• SUHU RUANG / SUHU DINGIN / REFRIGERATOR

• KELEMBABAN

• AERASI

Page 12: BIOTEKNOLOGI MIKROBA Teknik kultur mikroba unggul: · PDF fileContoh Medium lengkap ... •Produknya berisi sel-sel mikroba dengan ... •MISAL SISA TANAMAN/HEWAN, LIMBAH ORGANIK,

9/30/2013

12

Penggandaan skala produksi mikrobaAlur proses pembuatan inokulum bakteri secara industri

Beberapa bentuk produk inokulum

Setelah bakteri diperbanyak dicampur dengan carrier