MANFAAT MEMPELAJARI BIOLOGI

BAGI MAHASISWA TEKNOLOGI PERTANIAN

KEGUNAAN BIOLOGI UNTUK BIDANG TEKNOLOGI PERTANIAN

• Bidang Fermentasi Bahan Makanan• Produksi Bahan Makanan• Biota yang dapat melakukan melakukan

biodegradasi ( untuk membuat Kompos)• Biota yang menyebabkan kerusakan bahan

makanan / bersifat patogen

MANFAAT BIOLOGI UNTUK BIDANG TEKNOLOGI PERTANIAN I

• Untuk mengetahui jenis2 Mikroorganisme (bakteri, khamir, dan kapang ) yang bermanfaat- Jamur / Kapang : Trichoderma sp mendegradasi selulosa- Khamir : Rhodotorulla menghasilkan warna merah untuk makanan - Bakteri : Escherichia coli menghasilkan plasmid, utk rekayasa genetika

Tape

Tape

•Makanan fermentasi dari bahan ubi kayu atau beras ketan dengan bantuan penambahan ragi yang berupa Ragi Tape

Ragi tape• Kumpulan mikroorgansime

yang ditumbuhkan pada pada adonan dari tepung beras sebagai sumber nutrisi utama untuk pertumbuhan mikroorganisme.

Bumbu-bumbu Ragi Tape

•Adas•Kapulaga•Bawang Putih•Kayu Manis (Keningar, Jw)

Bumbu-bumbu Ragi Tape

•Adas•Kapulaga•Bawang Putih•Kayu Manis (Keningar, Jw)

Tempe

Tempe

• Tempe: merupakan makanan fermentasi yang berasal dari Indonesia, berbahan baku kedelai (beserta variasinya).

• Strukturnya kompak• Difermentasi oleh golongan Rhizopus

(R.oligosporis, R. stolonifer, R. oryzae, R. arrhizus, dan R. formozaensis)

Pembuatan Tempe• Kedelai dan variasinya

• Pencucian• Perendaman• Pengukusan

• Perendaman dlm air rendaman tempe pH ↓• Perebusan 1 jam• Penghilangan kulit• Perendaman

• Pendinginan (dikeringanginkan)• Pencampuran• Inokulasi

• Pembungkusan• Fermentasi (24-48 jam)

• Tempe

Ragi Tempe• Usar : Kumpulan mikroorganisme yang

ditumbuhkan pada sisi balik daun waru atau daun jati. Sisi balik tersebut mengandung bulu-bulu (trichoma) untuk tempat pertumbuhan miselia kapang.

• Bubuk inokulum : Kumpulan mikroorganisme yang ditumbuhkan pada tepung beras, tepung ubi kayu yang digunakan sebagai starter fermentasi tempe

Kecap

• Kecap: Merupakan Jenis makanan fermentasi cair berwarna coklat gelap yang rasanya asin atau manis yang digolongkan dalam makanan yang mempunyai aroma menyerupai ekstrak daging

Pembuatan Kecap Manis• Biji kedele (biasanya hitam)

• Pencucian• Perendaman semalam

• Penirisan dan pendinginan• Fermentasi koji (kapang) 1-2 minggu

• Pengeringan dan penghilangan miselia kapang• Fermentasi dlm larutan garam 18-20%

• Perebusan dan ekstraksi• Penyaringan (filtrasi)

• Perebusan dan penambahan gula • Kecap manis

Mikroorganisme Pada Fermentasi Kecap

• Kapang utama Aspergillus oryzae dan A. sojae• Bakteri asam laktat homofermentatif yang

tahan garam tinggi misalnya Saccharomyces rouxii--- berperan membentuk aroma dan flavor spesifik

• Zygosaccharomyces pada pH rendah berperan menstimulasi pertumbuhan khamir yang dapat tumbuh pada kadar garam tinggi

Perubahan-perubahan selama fermentasi

• Pada fermentasi koji oleh kapang A. oryzae/A sojae terjadi perubahan protein menjadi asam amino oleh enzim protease, dan peningkatan jml glukosa oleh alfa amilase, serta perubahan menjadi warna cokelat oleh tirosinase.

• Aktivitas enzim – enzim dapat terjadi pada suasana asam dan basa

• Semua senyawa mudah dicerna oleh pencernaan manusia

MANFAAT BIOLOGI UNTUK BIDANG FERMENTASI 2

• Proses2 Fermentasi- Saccharomyces serevisiae mengubah gula

menjadi alkohol- Lactobcillus mengubah laktosa menjadi

laktat- Brevibacterium glutamicum mengubah gula

pada tetes menjadi asam glutamat

fermentasi

substrat

Biomassa (sel)

produk

Kebutuhan oksigen

1.Fermentasi Aerob2.Fermentasi

Anaerob

Keadaan Septik Fermentasi

1 Fermentasi septik2. Fermentasi Semi-septik3. Fermentasi Aseptik

Konsistensi Medium Fermentasi

1.Fermenatsi Substrat Padat

2.Fermentasi Semi-padat3.“Submerged

fermentation”

Jalannya fermentasi

1.Fermentasi sekali unduh (“Batch”)

2.Fermentasi “Fed-batch”3.Fermentasi Kontinyu

Macam-macam fermentasi berdasaerkan produk yang dihasilkan

1. Produksi biomasa sel2. Enzim mikroba3. Metabolit Mikroba4. Produk Rekombinan5. Proses Transformasi

Teknologi Produksi Bakteri

Dr. WignyantoDepartement of Agroindustrial Technology

Teknologi Poduksi Bakteri

• Sel-sel bakteri dapat diproduksi seperti Produksi Protein Sel Tunggal, namun bahan dasarnya adalah sel bakteri

• Medium yang dapat digunakan adalah medium yang dapat digunakan untuk pertumbuhan bakteri, namun diusahakan yang murah

Syarat bagi bakteri

• Tidak patogen• Memiliki kemampuan menghambat

pertumbuhan bakteri patogen• Berkembang biak cepat• Kadar asam nukleat relatif rendah• Pembentukan lendir tidak tinggi

Starter

Starter : Kumpulan mikroorganisme yang diaktifkan untuk tujuan mengaktifkan proses fermentasi.Mikroorganisme ditumbuhkan sampai ujung fase logarithma sebelum fase stasioner.Diharapkan pada saat penuangan starter kedalam medium, starter langsung menjalankan fungsinya sebagai kultur induk pelaku perubahan substrat

Teknologi Produksi Sel Khamir

Table 1. Kandungan Protein beberapa jenis mikroorganisme

=================================• Mikroorganisme Protein (%)=================================• Khamir 45-55• Ganggang/Algae 47-57• Bakteri 50-83• Kapang/Fungi 31-55=================================

Faktor2 Penentu Kadar Protein

•Kadar Protein dipengaruhi oleh - Kondisi pertumbuhan- Manipulasi genetik- Spektrum asam amino

Produksi PST

• Peningkatan “yields” PST, produktivitas dan Kualitasnya tergantung pada optimasi faktor-faktor yang berpengaruh selama proses

• Strategi untuk meningkatkan produksi PST, yang dilakukan dengan rekayasa genetika ( genetic engineering )

• Dapat di produksi menggunakan mikroorganisme fotosintetik dan non-fotosintetik

Saccharomyces cerevisae sebagai model produksi PST

–Tingginya kadar protein –Tingginya efisiensi proses–Tingginya kecepatan pertumbuhan–Mudahnya produk disaring–Mudahnya dikeringkan –Rasanya lezat

BIR / BEER

Bir

Pada awal abad 17 masyarakat khususnya Eropa mengksumsi bir dengan berbagai jenisnya .• Bentuk dan penampilan Beer sangat

menarik• Tidak mengenal usia penggunanya. • Kesegarannya 3 x lipat daripada air • Dapat ditempatkan dan dibawa secara

praktis.

Komponen Penting Bir

• “Malted Barley”• “Hops”• Khamir• Air• Selalu dibutuhkan sebagai ingredient– Pati “adjuncts” • Pati jagung atau beras

3 Tahap pada Pembuatan Bir

• “Malting”• “Brewing”• Fermentasi

Malting

• Peletakan pada Ruang Malt– Terjadi klerjadian “brewery”

• Pengontrolan perkecambahan barley, tergantung– Kelembaban – Suhu– CO2

• Tujuan – Produksi enzim2 yang berguna untuk “brewing”

• Amilase• Protease

Malting• Perendaman biji• Pengontrolan

perkecambahan– Maksimum produksi enzim – Aktivitas Enzimatis Minimum

danPertumbuhan tanaman• Pengeringan

– Penghentian Perkecambahan

– Stabilisasi “malted barley”– Penyempurnaan Warna dan

aroma• Malt cerah, amber malt, black

patent malt

“Brewing”

• Penggilingan “malted barley”–Hati-hati “cracking of malted barley”• Shatter endosperm• Peletakan “husk” pada tempat yang

luas• Penambahan air• Pengontrolan suhu dan proses enzimatik

“Mash Tun”

The mash tun is a vessel in which the milled malted barley is mixed with waterAnd the enzymes are allowed to degrade the starches and proteins intoSubstrates that the yeast can utilize during fermentation

“Mash”

These photos show the milledMalted barley being mixed withWarm water. The enzymes Convert the starch to maltose and The proteins to amino acids creatingWhat is known as sweet wort.

PenyaringanThe sweet wortIs separted from The spent barleyBy a filtration stepKnown as Lautering. The Barley husks serveAs the primaryFiltering material.Here, the remainingSpent grains areBeing removed fromThe sweet wortWith this screen.

“Mash Tun” menggunakan Mash

These are the spent malt that acted as a filtering bed for the sweet wort.

Mengeluarkan “mash”

Pengangkutan mash ke mobil pengangkut

“Sweet Wort”

Ketle

• Sweet Wort• Dididihkan – Ditambah hops• Untuk Mengekstrak

rasa (bitter acids) dan komponen aroma

– Sterilisasi “hopped wort”

Tangki Fermentasi

After the yeast is added to the hopped wort, fermentation of the maltose toEthanol occurs in these tanks.

Penambahan Khamir Ke Dalam Fermenter

Selang pengeluaran Gas CO2 dari tangki

Fermentation produces both ethanol and carbon dioxide. The carbon Dioxide is allowed to vent out through these blow-off hoses whose endsAre immersed in a tank of water, producing an air-lock and preventing Oxygen from entering the fermentation tanks.

BAKTERI PERUSAK BAHAN MAKANAN

• Perusakan Bahan Makanan- Lactobacillus merusak susu menjadi asam - Clotridium botulinum merusak produk-

produk yang dikalengkan- Bakteri osmofil merusak bahan yang

kekentalannya tinggi, sirup, mudu dll- Bakteri psikhrofil merusak bahan2 yang

disimpan pada suhu rendah

Bakteri Perusak Yang Tinggal di Kaleng

• Clostridium botulinumMenyebabkan penggelembungan kaleng.Sifatnya anaerob membentuk gas kaleng menggelembung sambungan kaleng rusak bocor dimasuki mikroorganisme anaerob lain yang patogen Clostridium botulinum menyebabkan kebutaan

MANFAAT BIOLOGI UNTUK BIDANG PENGOLAHAN LIMBAH

• Manfaat jenis2 ganggang untuk waste treatment- Chlorella pengoksidasi bahan2 cemaran