makalah bioteknologi fermentasi

8/19/2019 MAKALAH BIOTEKNOLOGI FERMENTASI

1/9

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam beberapa aspek fisiologi tumbuhan berbeda dengan fisiologi hewan

atau fisiologi sel. Tumbuhan dan hewan pada dasarnya telah berkembang

melalui pola atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat tumbuh dan

berkembang melalui pola atau kebiasaan yang berbeda. Tumbuhan dapat

tumbuh dan berkembang sepanjang hidupnya. Kebanyakan tumbuhan tidak

berpindah, memproduksi makanannya sendiri, menggantungkan diri pada

apa yang diperolehnya dari lingkungannya sampai batas-batas yang tersedia.

Hewan sebagian besar harus bergerak, harus mencari makan, ukuran

tubuhnya terbatas pada ukuran tertentu dan harus menjaga integritas

mekaniknya untuk hidup dan pertumbuhan.

Suatu ciri hidup yang hanya dimiliki khusus oleh tumbuhan hijau adalah

kemampuan dalam menggunakan at karbon dari udara untuk diubah

menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan. Tumbuhan

tingkat tinggi pada umumnya tergolong pada organisme autotrof, yaitu

makhluk hidup yang dapat mensintesis sendiri senyawa organik yang

dibutuhkannya. !espirasi adalah proses !eduksi, "ksidasi, dan

Dekomposisi, baik menggunakan oksigen maupun tidak dari senyawa

organik kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dan dalam proses

tersebut di sebabkan sejumlah energy. Tenaga yang di bebaskan dalamrespirasi berasal dari tenaga potensial kimia yang berupa ikatan kimia.

!espirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan

energi . Ditinjau dari bentuknya respirasi terbagi dua macam, yaitu respirasi

eksternal #luar$ dan internal #dalam$. !espirasi dilakukan oleh semua sel

penyusun makhluk hidup, baik sel-sel tumbuhan, bakteri, protista,

cendawan, maupun sel hewan dan manusia.


2/9

!espirasi internal disebut juga pernafasan seluler karena pernafasan ini

terjadi di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria. !espirasi

anaerob, disebut fermentasi atau peragian. %ada umumnya respirasi ini

terjadi pada tumbuhan.

B. Rumusan Masalah

&. 'pa itu fermentasi dan proses apa saja yang dapat membantu

pembentukan fermentasi(

). *agian apa saja dalam sistem fermentasi(

BAB II

ISI


3/9

A. Fermentasi

+ermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk tertentu

yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba. %roduk-produk tersebut

biasanya dimanfatkan sebagai minuman atau makanan. +ermentasi suatu cara

yang telah lama dikenal dan digunakan. Sebagai suatu proses, fermentasi

memerlukan

Mikroba

ikroba yang digunakan dalam fermentasi merupakan unsur penentu

terhadap berhasil tidaknya proses fermentasi bersangkutan. Tahap

pertama dalam seleksi mikroba yang akan digunakan dalam industri

fermentasi adalah dalam seleksi mikroba tersebut. Seleksi dapat

didefinisikan sebagai penggunaan prosedur dengan selektiitas yang

tinggi untuk mendeteksi dan mengisolasi mikroba yang diinginkan

diantara sekian banyak populasi mikroba. Seleksi dilakukan dalam tahap

yaitu seleksi primer dan seleksi sekunder.

elalui seleksi primer dapat diperoleh beberapa mikroba, tetapi

mungkin hanya sedikit sekali diantara mikroba tersebut yang memilikinilai komersial, karena seleksi primer hanya menentukan mikroba apa

saja yang dapat menghasilkan produk dan belum memperhatikan

kemampuan produksinya. Seleksi sekunder merupakan tahap isolasi

lebih lanjut dimana mikroba hasil primer yang tidak mempunyai potensi

untuk digunakan dalam proses industry dipisahkan. Seleksi sekunder

dapat dilakukan pada cawan agar, labu erlenmeyer atau dalam fermentor

berukuran kecil yang berisi medium cair. Seleksi sekunder meliputi

seleksi dengan pendekatan kuantitatif dan kualitatif. Sebagai contoh,

melalui pendekatan kualitatif dapat diperoleh informasi mengenai

spectrum mikroba yang sensitif terhadap antibiotika yang dihasilkan

oleh mikroba tersebut. %endekatan kualitatif dapat diperoleh informasi

mengenai konsentrasi antibiotik yang dapat dihasilkan oleh mikroba

bersangkutan apaila ditumbuhkan pada berbagai medium.

Fermentor


4/9

+ermentor tersedia dalam berbagai ukuran yang menunjukan kapasitas

olume total dari fermentor bersangkutan, yaitu mulai dari yang

berukuran &-&/ liter untuk keperluan laboratorium sampai yang

berukuran /000-&00.000 galon untuk keperluan industri skala besar.

+ermentor yang ukuran &-10 liter dapat terbuat dari gelas atau stainless

steel. *ahan gelas memiliki beberapa kelebihan antara lain

permukaannya yang halus. Tidak menimbulkan efek toksik dan anti

karat. +ermentor yang berukuran besar biasanya terbuat dari stanles

steel.

Meia

Secara umum media fermentasi menyediakan semua nutrisi yang

dibutuhkan oleh mikroba untuk memperoleh energi, pertumbuhan,

bahan pembentuk sel dan biosintensa produk-produk metabolisme.

edium yang digunakan tergantung pada jenis mikroba dan produk

yang akan dihasilkan pada setiap fermentasi, karena medium yang tidak

sesuai dapat menyebabkan perubahan jenis produk dan perubahan rasio

diantara berbagai produk hasil metabolisme selama fermentasi berlangsung.

%roses fermentasi dapat dilakukan melalui kultur permukaan dan kultur

terendam # sub merged $. Kultur permukaan dilakukan dengan

menggunakan medium padat atau semi padat dan medium cair. Kultur

terendam dilakukan dengan medium cair dalam bioreaktor atau

fermentor. Saat ini proses biofermentasi untuk berbagai tujuan terutama

pada industry fermentasi skala besar lebih banyak menggunakan tehnik

kultur terendam. 2alaupun demikian kultur permukaan yang

menggunakan medium semi padat masih digunakan untuk memproduksi

berbagai atom organik dan enim misalnya produksi enim melalui

proses koji. Kultur permukaan memiliki beberapa keuntungan antara

lain cara operasinya yang sederhana dan bebas dari masalah

kontaminasi. Kelemahannya adalah membutuhkan ruangan yang cukup

luas dan jumlah tenaga manusia yang banyak.

B. Sistem !ermentasi


5/9

Sistim fermentasi cair dapatdilakukan dengan 1 cara yaitu fermentasi tertutup

#batch prosess$, fermentasi kontiniu dan fermentasi tetutup dengan

penambahan substrat pada selang waktu tertentu #feed batch process$. Ketiga

metode tersebut memiliki karakteristik kenetika pertumbahan mikroba pada

pembentukan produk yang berbeda

• Fermentasi Sistem "ertutu#

%ada fermentasi sistim tertutup ini tidak dilakukana lagi penambahan

komponen substrat setelah inokulasi ke dalam medium steril di dalam

fermentor, kecuali penambahan oksigen, anti buih, asam atau basa untuk

mengatur pH media. Setelah fase adaptasi selesai mikroba memasuki

fase pertumbuhan eksponensial dimana pertumbuhan berlangsung secara

konstan dengan laju pertumbuhan maksimum. %ertumbuhan sel pada

fase eksponensial dapat dinyatakan dalam persamaan

dx

dt =µ x

Dimana, 3 4 konsentrasi boimassa #gr per liter$

t 4 waktu inkubasi #jam$

5 4 laju pertumbuhan spesifik #per jam$

atau,

x t = x0 eµt

dimana, 30 4 konsentrasi biomassa awal

3t 4 konsentrasi biomassa setelah waktu t

+ermentasi system tertutup ini dapat digunakan untuk memproduksi

biomassa, metabolit primer, dan metabolit sekunder. 6ntuk

memproduksi biomassa diperlukan kondisi fermentasi yang dapat

menghasilkan populasi sel secara maksimum. 6ntuk memproduksi

metabolit primer diperlukan kondisi fermentasi yang dapat

memperpanjang fase eksponensial sedangkan untuk memproduksi

metabolit sekunder diperlukan kondisi fermentasi yang dapat

mempersingkat fase eksponensial dan memperpanjang fase stationer


6/9

atau kondisi yang dapat menurunkan laju pertumbuhan pada fase

eksponensial sehingga metabolit sekunder terbentuk lebih awal.

• Fermentasi Sistem $ontinu

Dalam fermentasi kontinu larutan nutrient steril dalam olume tertentu

ditambahkan ke dalam fermentor secara teratur dan pada saat yang sama

larutan yang berisi sel dan produk-produk metabolisme dikeluarkan dari

fermentor dengan olume yang sama. %enambahan medium baru dengan

kecepatan yang sesuai dapat menghasilkan keadaan steady state, dimana

pembentukan sel-sel baru sama dengan sel-sel yang dikeluarkan. 7adi

dalam keadaan steady state konsentrasi se, laju pertumbuhan,

konsentrasi nutrient, dan konsentrasi produk tidak mengalami perubahan

dengan bertambahnya waktu fermentasi.

*erdasarkan system kontrol yang digunakan dalam mempertahankan

keadaan steady state terdapat ) tipe fermentasi kontinu yaitu kemostat

dan turbidostat. %ada kemostat pertumbuhan sel selama fermentasi

berlangsung dikontrol dengan cara mengatur konsentrasi salah satu

substrat terbatas dalam medium. Sedangkan pada turbidostat

pertumbuhan atau konsentrasi sel dipertahankan konstan dengan cara

memonitor pertumbuhan #turbidity$ kultur. Sistem kemostat lebih

banyak diterapkan karena tidak membutuhkan system kontrol yang

rumit. Tetapi system turbidostat juga memiliki kelebihan antara lain

kemungkinan keluarnya semua sel dari kultur dapat dihindari.

Fermentasi "etutu# Dengan Penambahan Substrat Paa Selang

%aktu "ertentu

8oshida dkk #&9:1$ memperkenalkan istilah kultur +ed *atch untuk

menerangkan tindakan penambahan medium baru secara teratur pada

kultur tertutup dalam #batch culture$, tanpa mengeluarkan cairan kultur

yang ada di dalam fermentor. 7adi pada system fed batch ini olume

kultur makin lama makin bertambah. Kinetika fermentasi pada fed batch


7/9

dikemukakan oleh %irt #&9:/$.

%ada kultur batch ;48 #Sa-S$, dimana konsentrasi biomassa #;$

merupakan konsentrasi biomassa maksimum pada saat konsentrasi sisa

substrat terbatas mencapai nol #S40$. Dalam kultur fed batch pada saat

S40 medium baru ditambahkan dengan laju dilusi #d$ lebih rendah dari

5m, karena kecepatan konsumsi substrat sama dengan kecepatan

substrat masuk ke dalam kultur maka

F =Sa= X

Y

Dimana,

+ 4 kecepatan aliran medium yang masuk

; 4 biomassa total dalam kultur setelah waktu. #; 4 3


8/9

menjadi produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba.

Dalam fermentasi bergantung dari mikroba, fermentor, dan media.

Sistim fermentasi cair dapatdilakukan dengan 1 cara yaitu fermentasi tertutup #batch

prosess$, fermentasi kontiniu dan fermentasi tetutup dengan penambahan substrat

pada selang waktu tertentu #feed batch process$.

DAF"AR PUS"A$A

Dorain %aulin .&9=9. Direction in odern *iotechnology. Sydney Hawker

*rownnlow >ducation

+ried ?.H. &99/. *iology. The Study of @iing "rganisms. Aew 8ork St.@ouis

San +ransisco 'ukland *ogota Baracas @isbon c ?raw Hill, Cnc

Cndah %ratiwi dkk #)009$, %enggunaan 7enis edia Dasar dan Kinetin 6ntuk

Cnduksi "rganogenesis 'nthurium ?elombang Binta #'nthurium

%lowmani$ Secara Cnitro, C%*, *ogor,

@eo 'njar Kusuma, )0&0, Kultur 7aringan Tanaman 7arak %agar

"ld !.2 and %rimrose S.*.&9=9. %rinsip-prinsip anipulasi gen. %engantar

!ekayasa ?enetika .Terjemahan. >disi ke empat. "3ford @ondon


9/9

*lack 2ell Scientific %ublication.

%ierik, !.@.., &9=:, Cn

makalah bioteknologi fermentasi

Documents