kelompok 1 mikrobiologi industri lingkungan presentasi

1

MIKROBIOLOGI INDUSTRI & LINGKUNGAN

Tri Suwarno(108016100002)Erni Aprilia(108016100029)Dwi Anti Prapti Siwi(108016100030)Tina Yuni Astuti(108016100034)Nelly Nirwana Sari(108016100036)

3

Asal Mula Produk Fermentasi

• Tanpa disadari, teknologi fermentasi telah ada sejak dulu.

• Bangsa Sumeria (abad ke-4 SM) telah memproduksi bir dan wine/anggur dari hasil fermentasi gandum dan buah anggur.

• Suatu peradaban kuno, juga telah bisa membuat keju, mengasinkan bahan makanan, serta memfermentasikan daging. Dengan cara demikian, bahan makanan akan tahan lama.

4

lanjutan…

• Selama pertengahan awal abad 20, pembuatan wine/ anggur, bir, cuka, serta ragi roti, proses pembuatannya diubah dari cara yang sederhana ke cara yang lebih modern karena seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi.

• Pertengahan kedua abad 20, banyak penelitian yang didasari dari industri fermentasi. Lebih banyak ide, sehingga menemukan antibiotik yang efektif untuk melawan kuman penyebab penyakit.

5

MIKROBA

• Industri fermentasi adalah istilah yang digunakan untuk proses menghasilkan produk dengan memanfaatkan kapasitas mikroba.

• Produk yang dihasilkan oleh mikroba, dinilai memiliki keuntungan yang sangat besar.

6

METABOLISME PRIMER & SEKUNDER

• Metabolisme primer adalah hasil dari proses metabolisme energi dan merupakan kelanjutan dari pertumbuhan mikroorganisme.

• Metabolisme sekunder adalah hasil dari reaksi kompleks yang terjadi setelah tahap akhir dari pertumbuhan primer.

• Pada tahap metabolisme sekunder, terbagi ke dalam dua fase, diantaranya:Fase awal/ Pertumbuhan/ TropofaseFase proses metabolisme sekunder/

Idiofase

7

Gambar 31.1 ( Produksi selular dari metabolisme primer dan sekunder)

Periode pemanfaatan substrat, tumbuhnya sel, dan melakukan metabolisme primer (A) dan metabolisme sekunder (B)

8

Produk Komersial yang Dihasilkan Mikroba

I.Makanan, penyedap rasa, suplemen makanan, serta minumana. Makanan

- Daging yang difermentasi

- Keju dan produk susu- Jamur- Roti atau ragi roti- Kopi- Acar- Protein sel tunggal /

PST b. Penyedap rasa dan suplemen makanan

- Cuka- Asam amino- Vitamin

c. Minuman- Wine / Anggur- Bir- Wiski

d. Vitamin- B12- Riboflavin

II. Asam organikAsam sitrat

III. AntibiotikBiosid

IV InsulinHormon Pertumbuhan Manusia

9

PROTEIN SEL TUNGGAL & JAMUR

• Protein sel tunggal merupakan bagian terpenting pada mikroba, dimana protein dari sel tunggal / PST dapat dikonsumsi bagi manusia dan hewan. (seperti Spirulina yang digunakan sebagai suplemen makanan)

• Beberapa jenis jamur merupakan makanan yang penting bagi manusia. Agaricus bisporus dan Lentinus edulus merupakan dua dari beberapa jamur yang dibudi daya sebagai bahan makanan.

10

JAMUR BUDI DAYA

Agaricus bisporus

Lentinus edulus

11

Langkah-langkah cara memproduksi Agaricus bisporus

• Sediakan kompos(campuran jerami, tongkol jagung, kotoran ayam)

• Bagi menjadi dua, tambahkan 0,25 % urea dan 2,5 % gypsum (CaSO4)

• Timbunan mengalami perubahan siklus setiap 2 hari, dalam waktu 10 hari

• Spora tumbuh selama 10 minggu dari bentuk butiran menjadi bibit

• Persiapan pertumbuhan pada nampan: Tempatkan kompos pada nampan, inokulasi bibit tersebut dan tutup.

• Jaga pada suhu 15oC-18oC, jamur mulai tumbuh sekitar 3 minggu

• Hasil panen setelah 6 minggu berikutnya

12

PRODUK HASIL FERMENTASI

• Keju merupakan makanan yang telah ada sejak lama. Pembuatan keju diawali di negara bagian timur tengah. Selanjutnya, menyebar ke Yunani dan Roma.

• Pembuatan keju dapat dibagi kedalam empat tahapan, antara lain:Pengentalan susu menjadi bentuk didihPemisahan dadih dari air dadihPembentukan dadihMasak hingga rasa dan teksturnya sesuai

dengan yang diinginkan

13

Jenis-jenis keju

Lembut Agak Keras Sangat lembut keras

Tanpa pemasakan Blue Cheddar ParmesanKeju lembut Roquefort GoudaMozzarella Limburger Swiss Krim Muenster

Dengan pemasakanBrieCoulommierCamembert

14

lanjutan…

• Yogurt dibuat dari pemanasan/ pasteurisasi susu rendah lemak yang dikentalkan dengan penghilangan air atau dengan menambahkan bubuk susu. Penghilangan susu diinokulasi dengan sebuah campuran Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaricus dan diinkubator selama 45oC selama 12 jam. Pertumbuhan Streptococcus thermophilus menghasilkan asam laktat, serta Lactobacillus bulgaricus memberikan asam laktat dan bau / rasa pada produk yang dihasilkan.

15

lanjutan…

• Sel ragi dapat menjadi sumber dari protein sel tunggal dan bisa juga digunakan sebagai suplemen makanan.

• Sel ragi banyak digunakan dalam industri pembuatan roti.

16

(1) Inokulum ragi dipindahkan ke tangki…

(2) …Sampai terisi 200.000 liter

yang akan difermentasi

(3)Enzim molase yang berupa gula monomer

untuk menghasilkan substrat

pada pertumbuhan ragi

(4) Fermentor dicampur dengan udara agar

pertumbuhannya cepat dan mencegah terbentuk etanol

(5)Ragi terbentuk dan siap untuk dikomersilkan

17

lanjutan…

• Coklat didapat dari biji coklat, yakni suatu biji yang ditutupi oleh buah. Biji-biji dilepas dari buah dan difermentasikan dalam wadah selama beberapa hari.

• Kecap diperoleh dari campuran rendaman dan kukusan kacang kedelai dengan pemerasan terigu dan penginokulasian Aspergillus oryzae.

18

lanjutan…

• Daging hasil fermentasi merupakan daging spesial yang dihasilkan oleh fermentasi bakteri, misalnya sosis. Secara umum, organisme yang memfermentasikan daging adalah Pediococcus cerevisiae dan Lactobacillus plantarum.

• Dalam menghasilkan produk makanan, Lactobacillus mesenteroides atau Lactobacillus plantarum digunakan sebagai inokula dalam pembuatan asinan kubis.

19

PENYEDAP RASA & SUPLEMEN MAKANAN

• Vinegar atau cuka telah ada sejak + 10.000 tahun yang lalu, yang diawali dengan pembuatan minuman anggur. Nama dari vinegar berasal dari bahasa Perancis yaitu vin (anggur) dan aigre (asam), jadi Vinegar merupakan minuman anggur yang diasamkan.

• Organisme yang digunakan dalam pembuatan vinegar adalah Acetobacter aceti dan Gluconobacter oxydans

• Dua mesin utama yang digunakan dalam pembuatan cuka / vinegar, yaitu aliran generator (the trickling generator) dan fermentasi batchwise.

20Pembuatan Vinegar dengan fermentasi lanjutanFrings-tipe trickling generator untuk mengahasilkan

vinegar

Pengisian gas diatur untuk mencegah evaporasi dan terbentuknya asam asetat

Pipa udara

Kumpulan lubang

Selang karet

Pembuangan uap

PompaPenyaring

cuka

Pompa mengalirkan campuran etanol,

air, dan asam asetat dari lubang

menuju bagian atas tangki

Pengukur kapasitasair encer

Kecepatan aliran diatur pada suhu 290C

pada atas tangki ,dan 350C bag bwh

Semprotan

Semprotan etanol, air , dan asam asetat

pada lapisan atas

21

pembuatan vinegar dengan fermentasi batchwise

Frings acetor, dengan sistem merendam dalam menghasilkan vinegar

Udara bersih

Katup pengatur

udara

Perusak buih

Katup busa

Gulungan pendingin

Klep keluarPendingin otomatis

Mesin

Tangki terisi etanol, inokulum bakteri, dan nutrient (hanya beberapa),

kadar gas tetap dan diaduk dengan kec. tinggi

Sirkulasi pendingin tangki 30oC

22

MINUMAN BERALKOHOL

Minuman beralkohol salah satu industri penunjang ekonomi, banyak diantaranya di produksi dengan menggunakan bakteri. Selain menggunakan bakteri minuman beralkohol juga menggunakan variasi tanaman glukosa buah atau polisakarida gandum. Sebagian besar tanaman glukosa dapat menghasilkan substrat fermentasi minuman yang mengandung alkohol, antara lain: 1.Wine 2.Bir

23

WINE

• Ada dua macam jenis wine/ minuman anggur yang terbuat dari buah anggur, yaitu wine putih dan wine merah.

• Wine putih terbuat dari ekstrak kulit anggur putih, biasanya fermentasi wine putih yaitu 3-10 hari. Sedangkan pada wine merah bisa menggunakan biji ataupun kulit dari anggur merah, biasanya fermentasi wine merah berkisar 12- 36 jam.

24

BIR

• Bahan dasar pembuat bir adalah barley.• Proses pembuatan bir yaitu dengan

substrat gula, yang di fermentasikan dari ekstrak gandum.

• Selama proses pembuatannya terdapat enzim, yakni enzim amilase dan proteinase yang diaktifkan, sehingga menyebabkan pelepasan gula dan asam amino dari butiran biji.

25

ASAM ORGANIK

• Asam sitrat merupakan asam yang disintesis oleh mikroba fermentasi.

• Awalnya, asam sitrat diambil dari buah jeruk (lemon = 7% sampai 9% asam sitrat).

• Pada tahun 1923 fermentasi dikembangkan untuk menghasilkan kadar asam sitrat yang tinggi.

26

ENZIM

• Di lingkungan, mikroorganisme memanfaatkan enzim untuk membongkar protein, pati, pektin, lipid dan molekul besar lain yang tidak larut.

• Enzim hidrolitik ini umumnya ekstraseluler atau terletak pada permukaan sel dan diproduksi oleh bakteri dan jamur.

• Sebagai enzim ekstraselular, enzim tersebut dapat pulih cukup cepat melalui pertumbuhan media

27

ENZIM MIKROBA DAN PERANANNYA DI DUNIA PERINDUSTRIAN

28

TRANSFORMASI MIKROBA

• Anti-aktivitas inflamasi senyawa steroid tergantung pada adanya oksigen atau hidroksil dalam 11 - posisi.

• Steroid alami diproduksi dalam jumlah yang signifikan, seperti dari ragi atau tanaman, yang tidak memiliki 11-hidroksilasi. Sebelum penemuan bahwa mikroba dapat hidroksilasi steroid inti dan sedikit pun hasil stoikiometrik virtual, yang hidroksilasi itu dilakukan secara kimia dan hasilnya sangat rendah.

29

INOKULA• Bakteri asam laktat terdapat di antara

mikroorganisme yang tumbuh dalam massal dan dijual untuk fermentasi dalam produk yang difermentasikan, misalnya keju dan daging.

• Penggunaan susu dipasteurisasi sebagai bahan awal untuk produksi keju, yang diperlukan dalam mencegah penyebaran penyakit tulang. Namun, pasteurisasi menurunkan populasi alami asam laktat bakteri dan inokulasi dengan strain yang diinginkan, untuk menghasikan produksi keju yang diperlukan.

• Industri sosis dan fermentasi daging dengan hasil yang terbaik, dicapai dengan proses inokulasi dengan bakteri yang sesuai.

30

INHIBIDITOR

• Mikroba yang dapat berperan sebagai katabolisme dengan cara biosid sebagai penghilang racun dalam eukariota atau antibiotik yang menghambat spesies prokariotik lain.

• Antibiotik terhadap bakteri, jamur, virus, dan tumor secara aktif sangat diperlukan. Pencarian ini termasuk antimikroba yang efektif terhadap mikroba penyebab penyakit yang tidak terkendali.

31

31.15 GRAFIK PEMBUATAN OBAT STEROLS

32

GAMBAR 31.16 INSECSIDA BAKTERI Bacillus thuringiensis

33

TABEL 31.9 ANTIBIOTIK YANG BERASAL DARI SEL

EUKARIOTIK

34

PENEMUAN ANTIBIOTIK BARU

Langkah-langkahnya adalah…• Kenali sumber produsen yang

berpotensi• Isolasi organismenya• Persiapkan Uji coba cawan petri• Uji aktivitas novel• Penyaringan Lebih lanjut

35

PRODUKSI KOMERSIL

• Penicillin dihasilkan oleh bakteri Penicillin chrysogenum.

• Cephalosporin dihasilkan oleh bakteri Chepalosporin acremonium

• Streptomycin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus

• Macrocyclic Lactones merupakan antibiotik sebagai eritromicyn. Contohnya adalah Rifamycin yang dihasilkan oleh bakteri Nocardia mediterranei.

36

lanjutan…

• Tetracyclin melawan bakteri gram negatif dan positif seperti Rickettsia, Mycoplasma, Leptospira, Spirochetes, dan Chlamydia.

37

REKAYASA GENETIKA MIKROORGANISME

• Insulin Manusia atau pembuatan Hormon insulin untuk manusia

• Hormon Pertumbuhan Manusia (HGB)

• Vaksin• Sistem Kloning Gen• Interferon• Protein Darah

38

lanjutan…

• Faktor Pertumbuhan Tulang• Faktor Pertumbuhan Epidermal• Potensi untuk Perkembangan yang

Lebih Lanjut (Genetika Masa Depan)

40

PENDAHULUAN

• Mikroorganisme adalah agen utama untuk menghilangkan limbah dan racun.

• Mikroorganisme heterotrop cocok untuk proses pembuangan limbah organik.

• Mikroorganisme tersebut dapat tumbuh diberbagai kondisi lingkungan, suhu, Ph, konsentrasi nutrisi dan kadar oksigen.

41

PROSES PENGOLAHAN LIMBAH

• Berbagai kotoran hewan dapat terurai oleh mikroba.

• Sistem pengolahan limbah menggunakan mikroba sebagai sarana utama untuk mendegradasi bahan organik tersebut.

42

MIKROORGANISME PATOGEN

MIKROORGANISME PENYAKIT

Bakteri

Salmonella typhosa Demam tipus

Vibrio cholera Kolera

Shygella dysenteriae Disentri bakteri

Protozoa

Entamoeba hystolitica Disentri amoeba

Giardia lamblia Giardiasis

Naeglaria Meningoencephalitis

Virus

Infeksi hepatitis Hepatitis B

43

PENGOLAHAN PRIMER LIMBAH

• Pengendapan dari bahan partikel • Pemisahan dari bahan terlarut

44

PENGOLAHAN SEKUNDER LIMBAH

• Proses pengolahan ini merupakan proses mikrobiologis.

• Cairan bagian dari tangki utama dilewatkan kedalam tangki lain (tangki air limbah sekunder), selanjutnya di uapkan ke udara.

46

PENGOLAHAN TERSIER LIMBAHPengolahan limbah dapat dilihat dari rumus berikut :

Bahan organik XO2+NH3+SO4-

2+PO4-3.

47

PENGOLAHAN AIR MINUM

Sistem pengolahan air minum terdiri dari:

• Koagulasi• Sedimentasi• Filtrasi• Desinfeksi

49

ANALISIS TOTAL BAKTERI GRAM NEGATIF

• Memasukkan nomor tes • Menguji membran penyaring.

50

KEMUNGKINAN BESAR DARI NOMOR TES

Hal ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu :

• Dugaan• Penjelasan• Penyempurnaan

51

ANALISIS MEMBRAN PENYARING

• Tes ini memerlukan pori yang steril dengan ukuran 0.45um untuk mengumpulkan sel dari uji air.

• Penyaring ini ditempatkan pada jalur penghisap yang mengandung nutrisi untuk pertumbuhan bakteri

• Mereka diinkubasi selama 24 jam pada suhu 35C

52

TEKNIK ALTERNATIF UNTUK ANALISIS AIR MINUM

• Analisis kehadiran / ketidak hadiran.

• Analisi colorimetric dan flurogenic.

53

TEMPAT PEMBUANGAN SAMPAH & PENGOMPOSAN

• Mikroba juga terlibat dalam degradasi sampah & dalam proses pengomposan.

• sampah di kubur dalam tanah, Kemudian ditutup menggunakan tanah dan di biarkan membusuk secara alami

55

PENGOMPOSAN

• Yaitu sebuah proses dimana material tanaman(akar, batang, dan daun) diuraikan

• Kelompok mikroba terpenting yang dilibatkan adalah bakteri, khususnya Actinomycetes, seperti fungi

• Logam-logam berat, pestisida,dan bahan-bahan berbahaya lainnya yang digunakan dalam perkebunan dapat dikonsentrasikan dengan mengompos

56

PESTISIDA

• Yaitu, substansi kimia yang diolah dengan industri kimia untuk mengontrol serangga (insektisida) atau rumput (herbisida)

• DDT adalah pestisida yang paling terkenal (gambar 32.10)

58

lanjutan…

• DDT dikonsentrasikan pada rantai makanan dalam sebuah proses yang disebut biomagnifikasi (gambar 32.10 B)

• DDT terbukti sangat merugikan burung pemakan serangga / ikan dengan konsentrasi pestisida yang tinggi

• Contoh lain bahwa herbisida sangat persisten dilingkungan dapat dilihat pada gambar 32.11

60

lanjutan…

• Alternatif lain pada penggunaan pestisida persisten yaitu insektisida biologis

61

BIOREMIDIASI

• Campuran-campuran yang ada di air tanah antara lain terdapat pada tabel 32.2

• Metode praktis untuk pemulihan lingkungan yang tercemar oleh limbah berbahaya disebut bioremidiasi

63

lanjutan…

Keuntungan bioremidiasi:1. Mudah dalam penggunaannya2. Biaya yang terjangkau3. Rendahnya dampak dari terjadinya

kontaminasi saat pembersihan berlangsung

Metode Remidiasi:1. Memompa dan menarik/menghilangkan2. Bioreaktor3. Gundukan/tumpukan 4. Lahan pertanian

64

HUJAN MINERAL ASAM

• Terjadi ketika batubara dan minyak mengandung sejumlah besar sulfur yang terbakar menjadi fuel (bahan bakar). Ketika sumber energi tersebut terbakar, gas sulfur dioksida dibebaskan ke atmosfer. Jika pada saat yang bersamaan terdapat cahaya dan air, ini dapat menyebabkan produksi asam sulfur hingga terjadilah hujan asam.

kelompok 1 mikrobiologi industri lingkungan presentasi

Documents