teknologi fermentasi sttif

7/25/2019 TEKNOLOGI FERMENTASI STTIF

1/30


2/30

TEKNOLOGI FERMENTASI Teknik fermentasi sebagian besar merupakan teknik yang

menggunakan mikrobauntuk produksi makanan dan minuman seperti ke u! yog"urt!

minumanbera#ko"o#! $uka! a$ar! ke$ap dan #ain%#ain&

Se a#an dengan perkembangan tekno#ogi fermentasi makanan danminuman!

disadari ba"'a mikroba dapat berperan da#am meng"i#angkanberbagai buangan

yang tak diinginkan! yang "asi#nya dimanfaatkan industri da#ampemurnian air!

pengo#a"an e(uen dan pengo#a"an sampa"

)imensi baru teknik fermentasi dapat memanfaatkan mikrobaguna meng"asi#kan

1.Metabolit primer, eg* g#isero#! asam asetat! asam #aktat! aseton!butano#! butanadio#! berbagai asam organik! asam amino! +itamin!po#isakarida! dan ,ant"an&2.Metabolit sekunder, eg * penisi#in! streptomisin! oksitetrasik#in!gibere#in! a#ka#oid! dan #ain%#ain&3.En im dalam skala industri, eg* en-im intrase#u#er! in+ertase!

asparaginase! urikooksidase! endo nuk#ease restriksi! )NA #igase! dan#ain%#ain&


3/30

Se# tumbu"an& tg& Tinggi ku#tur aringan& Teknik fermentasi*

Se# "e'an Ku#tur se#&

!ultur "arin#an $ untuk pembentukkan produk sekunder! eg* a#ka#oid!

$ita rasa d##&!ultur Sel * diara"kan untuk pembentukkan mo#eku# protein! eg*interferon! anti bodi monok#ona#! dan #ain%#ain&

SEKTOR INDUSTRI AKTIVITAS / PRODUK

KIMIA ORGANIK (CRUDE) Etanol, aseton, butanol, asam o !an"#KIMIA ORGANIK En$"m, %an!"&%an!"an, 'ol"me ( 'ol"sa#a " a )

KIMIA ANORGANIK Peman aatan lo!am, b"oa#umulas", an 'emu*atan (Cu)+

ERMENTASI Ant"b"ot"#, Va#s"n, ste o" , "n-"b"to , en$"m, a!en "a!nost"# (en$"m,ant"bo " mono#lonal)+

ENERGI Etanol, metana, b"omassa+

PANGANP o u# susu. mente!a, o!-u t, ll, M"numan (al#o-ol, te-, #o'") a!" ot",ba-an tamba-an 'an!an (ant"o#s" an, 'e%a na, *"ta asa, 'emanta')+Ke*a', Tem'e, m"so, 0amu , Asam am"no, V"tam"n, Glu#osa an 1 S+

PERTANIAN Pa#an te na# (PST), Va#s"n 2ete "ne , Pest"s" a m"# ob"al, R-"$ob"um an"no#ulan ba#te "al ' o usen N& la"nn a+ Ino#ulan M *o -"$a, Sel tanaman

an #ultu 0a "n!an (' o'a!as" 2e!etat" , ' o u#s" emb "o, 'e ba"#an!enet"#)+

Tabel. P o u# e mentas" menu ut se#to "n ust "


4/30

Se#uru" proses biotekno#ogi diker akan da#am bioreaktor .enis produk yang di"asi#kan pada proses biokimia dengan menggunakanbioreaktor! da#am suatu industri ter#i"at pada tabe# berikut*

Kategori /onto"Masa se# Ragi Roti! 0STKomponen se# 0rotein Intrase#u#er0roduk

biosintesis

Antibiotik! 1itamin! Asam Amino dan asam

organik&0roduk katabo#ik Etano#! Metana! Asam #aktat&2io kon+ersi

3F/ syrup! asam%4%amino penisi#anat&0engo#a"ansampa"

Lumpur buangan 5s#udge6 terakti+asi&

3 jenis utama pengoperasian bioreaktor

3Bioreaktor yang dioperasikan dengan basis diskontinu

3Bioreaktor yang dioperasikan semi kontinu (fed batch)

3Bioreaktor yang dioperasikan secara kontinu.


5/30

Rea#s" a'at te 0a " alam #ultu 4stat"s5 atau an! 4 "a u#5 en!an atau tan'a

o#s"!en, an alam #on "s" be a" atau en!an #elembaban en a- ( e mentas"

subt at 'a at)+

Katalis: a'at "!una#an alam bentu# bebas atau te "#at 'a a suatu

'e mu#aan $at 'en u#un! melalu" meto e "mob"l"sas" atau meto e

'en!"#atan b"asa+

Biokatalis: a'at me u'a#an sel an! se an! tumbu- atau t" a# tumbu-, atau

"solat en$"m an! a'at la ut atau #atal"s ta# !e a#

Umumn a ea#s" alam b"o ea#to "la#u#an 'a a #on "s" '1 se an!

(men e#at" net al), 'a a su-u se an! (67&89 oC)

Dalam seba!"an besa ea#to , ' oses a'at te 0a " alam ase *a" an

al" an ' o u# elat" en*e +

O't"mas" suatu ' oses b"o ea#to mel"bat#an m"n"m"sas" 'en!!unaan ba-an

ba#u (e!. -a a, ' e*u so , asam/ basa, u a a): an ene !" se ta ma#s"m"sas"

#emu n"an an #ual"tas ' o u#+

(O't"mas" ' oses a'at "*a'a" en!an *a a meman"'ulas" 'a amete "s"#a

#"m"a an! be -ubun!an en!an ' oses),


6/30


7/30


8/30

METO)E FERMENTASIFermentasi permukaan 5fermentasi padat6Fermentasi terendam 5fermentasi $air6

Fermentasi permukaan& Substrat fermentasi di$ampur dengan $airan yaitu air7 air

dengan kandunganminera# tertentu 5biasanya 89:6 substrat semi padat&

eg* dedak gandum! ampas tapioka! dedak padi! ampaskede#ai! ampas agung!

erami padi! atau $ampuran #imba" ; #imba" tersebut& Mikroba tumbu" pada daera" tertentu! biasanya dipermukaan!

se"inggabagian substrat yang di tenga"! atau ba'a" tidak ditumbu"i

mikroba& )ikena# sebagai fementasi ko i& )igunakan untuk produksi metabo#it sekunder&

Fermentasi $air* 2era'a# dari fermentasi untuk meng"asi#kan antibiotik 5se ak

perang dunia keII6&Oksigen! p3! nutrien dan faktor #ingkungan #ain dapat tersebar

merata di da#ambe ana fermentasi! karena adanya mekanisme pengadukan&


9/30

KU;TIVASI MIKRO


10/30

Se#ama kesetimbangan atau pertumbu"aneksponensia# 5pada saat

pertumbu"an "anya di kontro# o#e" akti+itas instrinsikse#u#er6

g < t 5dimana setiap se# dari popu#asi mampumembe#a"6&

=aktu penggandaan rata%rata meningkat se a#anbertamba"nya

ukuran se# dan komp#eksitasnya& eg* bakteri 9!>8 ; ?7 am& ragi ?& ?8 ; >7 am& amur >

% 4&@7 am! se#tumbu"an >9 ; 97 am& /atatan* pada kondisi idea#! beberapa enis bakteritertentu dapat

mempunyai potensi biosintesis yang sangatbesar dengan

Waktu pertumbu%an 5g6 ada#a" 'aktu yangdiper#ukan untuk me#ipat

duakan um#a" se#

2agaimanapun arang ter adi ba"'a kondisipertumbu"an optimumakan merata se#ama 'aktu tertentu&

0ada prakteknya pertumbu"annya akan tergantungpada suatu faktor

pembatas! misa#nya * nutrisi esensia#& Ketika


11/30

& ' & ma#s S

!s (S

Mono (>?@6)3 Men!!amba #an *" " esens"al 'e tumbu-an m"# oba alam b"o ea#to 3 Pe samaan matemat"s a " #e*e'atan 'e tumbu-an s'es" "# ( ) seba!a" un!s" B S +

S #ons+ subst at alam me "um an! mem"l"#" #ons+ nut "s" essens"alla"nn a+

ma#s la0u 'e tumbu-an s'es" "# ma#s"mal a " o !an"sme+ Ks #onstanta #e0enu-an Ks B S 'a a saat 7,9 ma#s

Fa " 'e tumbu-an e#s'onens"al a'at te 0a " 'a a #e*e'atan'e tumbu-an s'es" "# an! mem'un a" -a !a anta a nol an ma#s

0"#a B S en!an n"la" te tentu a'at "0a!a #onstan ('ent"n!

ba!" #ultu #ont"nu)

5?6


12/30

;a0u 'e tumbu-an. a ala- la0u #ena"#an Bo !an"sme , / t+ ;a0u 'e tumbu-an s'es" "#. a ala- la0u #ena"#an 'e satuan Bo !an"sme

(> / ) ( / t )+ A a -ubun!an se e -ana anta a 'e tumbu-an an 'en!!unaan S+

Pa a s"stem se e -ana, la0u 'e tumbu-an me u'a#an suatu a#s" ! #onstan( H ) a " la0u 'en!!unaan S+

d, dS < %

B dt dtH + a ala- #onstanta -as"l, setela- %a#tu 'e tumbu-an te tentu+

be at sel an! te bentu# H

be at S an! "!una#an

Den!an men!eta-u" ma#s , Ks, an H, ma#a 'e samaan ( > ) an ( 6 ) a'atmembe "#an suatu es# "'s" #uant"tat" len!#a' a " 'e tumbu-an suatu #ultu

"s#ont"nu+

5>6


13/30

!)*+)R IS!ON+IN)Inoku#um dan nutrisi yang akan diper#ukan bagi

pertumbu"andi$ampur da#am suatu be ana tertutup pada kondisi

p3! su"u danpen$ampuran yang optimum&

Sistem ini ada#a" tertutup! ke$ua#i untuk organisme

aerobi$!dimana sup#ai udara kontinu dia#irkan ke da#am

bioreaktor&

0ada ku#tur ini! #a u pertumbu"an dan pertumbu"anspesiCk


14/30

Karakteristik pertumbuhan dalam kultur diskontinu:

#og D D

#og s

? > 8 4 fase t

1.-ase tenan# 5#ag p"ase6 ada#a" periode pertumbu"an yang tidakteramati! namun dari ana#isis kimia ter#i"at adanya peruba"an metabo#it&5pada periode ini se# beradaptasi dengan #ingkungan baru! dan se#an utnyapertumbu"an akan dimu#ai6&

2.-ase per epatan transient ! yaitu fase sesuda" inoku#um tumbu"banyak dan sebe#um pertumbu"an eksponsia# ter adi&

s


15/30

3. -ase eksponensial$0ada fase ini pertumbu"an spesiCk akan men$apai maksimum!

dimana < ma#s &)a#am fase ini pertumbu"an mikroba tidak dibatasi o#e"

ke#ebi"an nutrisi dantidak adanya in"ibitor 5 peng"ambat 6&

&-ase perlambatan $ Ada#a" fase dimana ke$epatan pertumbu"an spesiCk pada 'aktu

tertentu$enderung men adi semakin ke$i#! yaitu H ma#s ! 'a#aupun

popu#asi se# masi"meningkat&

/. -ase seimban# 0 stasioner Segera sete#a" S di metabo#isme atau senya'a toksik dibentuk!pertumbu"an

menurun se$ara per#a"an atau distop& 2iomassa meningkatse$ara gradua# atau

tetap konstan se#ama fase ini! meskipun komposisi se# mungkinberuba"& 2anyak

produk biotekno#ogi penting terbentuk se$ara optima# pada fase


16/30

K LTI1ASI KONTIN 0ada ku#ti+asi ini pemberian nutrisi dan penge#uaran se um#a"

fraksi dari+o#ume ku#tur tota# ter adi se$ara terus menerus& 0ada ku#ti+asi ini organisme dimungkinkan tumbu" pada

kondisi setimbang5steady state6! dimana pertumbu"an ter adi pada #a u konstan

dan #ingkunganstabi#& )a#am suatu sistem ku#tur kontinu #engkap!

medium steri# dimasukan ke da#am bioreaktor dengan #a ua#iran yang konstan

5f6! dan ku#tur yang ke#uar dari bioreaktor ter adi dengan #a uyang sama!

se"ingga +o#ume ku#tur di da#am reaktor 5 + 6 konstan& )engan pen$ampuran yang eCsien! medium yang masuk

tersebut menyebar se$ara $epat dan merata pada se#uru" bagian bioreaktor

K LT R SEMIKONTIN * Ada#a" suatu bentuk ku#ti+asi dimana medium atau subtratnyaditamba"kan

se$ara kontinu atau berurutan ke da#am tumpukan diskontinua'a# tanpa

menge#uarkan suatu dari sistem& 0roduk yang di"asi#kan J dari ku#tur diskontinu kon+ensiona#


17/30

S 2STRAT NT K IN) STRI FERMENTASI Media yang digunakan untuk ku#ti+asi mikroba "arusmengandung semua e#emen

yang $ukup untuk sintesis komponen se# dan untuk produksiproduk%produkmetabo#it& 2a"an media untuk pene#itian di#aboratorium sering7

mungkinmenggunakan senya'a%senya'a kimia yang murni! tetapi ba"an

media untukindustri fermentasi sering tidak menggunakan ba"an murni!

ba"kan seringmenggunakan ba"an #imba"%#imba" industri untuk a#asan

ekonomi&

Substrat yang digunakan sebagai sumberkarbon &

?& Karbo"idrat ada#a" sumber energi tradisiona# da#am industrifermentasi& ntuk

a#asan ekonomi G#ukosa dan sukrosa arang digunakan sebagaisumber / tungga#!

ke$ua#i da#am proses kontro# fermentasi&

2. Molase 5"asi# samping industri gu#a6 ada#a" sumber /termura"& )i samping

kandungan karbo"idratnya yang tinggi! mo#ase mengandung

senya'a N! +itamin!dan e#emen%e#emen mikro& Namun kom osisi mo#ase ber+ariasi


18/30

3. Malt extract, a ala- e#t a# alam a" a " !an um

an! " a!"#an, me u'a#an subst at an! ba"# untu#bebe a'a un!", east, an a*t"nom *etes+ D malte t a*t, te " " a " se#"ta ?7&?6 #a bo-" at an!te !olon! -e#sosa (!lu#osa, u#tosa), "sa#a " a

(maltosa, su# osa), t "sa#a " a (maltot "osa) ane#st "n+Subst at N alam malt e t a*t a ala- ' ote"n, 'e't" a,asam&asam am"no, 'u "n, '" "m" "n, an 2"tam"n+Kom'onenom'onen asam am"no alam malt e t a*tbe 2a "as" te !antun! a " but" an&but" an !an umn a,teta'" #an un!an ' ol"nn a leb"- a " 97 a " asam&asam am"no an! "#an un!n a+

b l l l b l b


19/30

Komposisi Mo#ase gu#a bit Mo#ase gu#a tebu

2a"an kering 5 : 6 % 8 %Sukrosa &8 &RaCnosa ?&9 %Gu#a in+ert ?&9 >?%>2a"an%ba"an organik #ainnya >9& ?@%4

N 9&>%>& 9& %?&80 >9 8 9&9>%9&9 9&4%>&9/aO 9&?8%9& 9&?%?&?MgO 9&9?%9&? 9&9 %9?K >O >&>% &8 >&4%8&9SiO > 9&?%9&8 %A#>O 9&998%9&94 %

Fe >O 9&99?%9&9> %

Abu % %??

Tiamin 5 g7?99g6? 9 9

Ribo(a+in ? >890irikdoksin 8 9 489Niasinamida 8?99 >?99Asam pantotenat ? 9 >? 9Asam fo#at >? &2iotin 8! ?>9

Tabel >+ Kom'os"s" Molase !ula b"t an !ula tebu+

(Sumbe . R-o es an let*-e , >?88: Im "e, >?8?)


20/30

Ste "l"sas" #ultu me "a an! men!an un! e#st a# malt "n" -a us -at"&-at"+O3

N %R

N substituteg#y$osy#amine

3 O /

3 ; / ;O3

3 ; / ;

O3

3 ; / ; O3

3O ; / ; 3

/3 >O3

R ;N3 >

/3 >O3

2asaS$"i

) %g#ukosa

3

/

3 N %R

3 ; / %O33O ; / %3 3 ; / %O3

3 ; /3 ; / %

O3

O

Rea#s" Ma"lla te 0a " #a ena !u!us am"no a " asam am"no (#-ususn a l"s"n) atau ' ote"n be ea#s" en!an!u!us #a bon"l a " !ula e u#s" (al osa atau #etosa) men!-as"l#an ' o u# be %a na *o#lat Rea#s" "n"me u'a#an 'en ebab utama #e usa#an #ultu me "a selama ' oses ste "l"sas" (men!-as"l#an ' o u#&' o u# te e u#s")+


21/30

@+Pati dan dekstrin: Sumbe C "n" b"sa se*a a lan!sun! "metabol"sme ole- am lase an! "-as"l#an

ole- m"# oban a+

9+ Sulfite waste liquor a"tu #a bo-" at an! "#an un! alam l"mba- "n ust "#e tas, an me u'a#an me "a utama alam #ult"2as" east+ Sul "te l"Juo a "tumbu-an Coniferous men!an un! #a bo-" at 6& , an L7 a " !ula te sebuta ala- -e#sosa (!lu#osa, manosa, !ala#tosa), 'entosa (#s"losa, a ab"nosa), sul "te

l"Juo a " tumbu-an Deciduous #an un!an #a bo-" at utaman a a ala- 'entosa+

$. Selulosa. Sumbe selulosa a ala- l"mba- #a u, 0e am", ton!#ol 0a!un!, ba!as, l"mba-

"n ust " #e tas, an lumut+ Selulosa t" a# lan!sun! "!una#an seba!a" sumbe CFa " -a us "-" ol"s"s te leb"- a-ulu se*a a #"m"a%" atau en$"mat"s+S" u' a " !lu#osa an! te bentu# a " -" ol"s"s selulosa tela- "!una#an alam

e mentas" etanol, an alam ' o u#s" butanol, aseton an "so' o'anol+Pen!!unaan selulosa se*a a lan!sun! seba!a" sumbe C a'at te 0a " 'a a#on2e s" se*a a lan!sun! a " selulosa men0a " etanol b"la "!una#an m"# oba

an! men!-as"l#an en$"m selulase+


22/30

+Minyak-minyak tumbuhan: se'e t" m"n a# #e ela", m"n a# b"0" #a'as,m"n a# 'alm, "!una#an te utama seba!a" #osubst at+

L+Methanol: me u'a#an subst at e mentas" te mu a-, teta'" "n" -an aa'at "metabol"sme ole- bebe a'a ba#te " an east sa0a+

Metanol b"asan a "!una#an seba!a" subt at untu# ' o u#s" P ote"nSel Tun!!al (PST)+ Fu!a tela- "!una#an untu# ' o u#s" asam!lutamat , se "n, an 2"tam"n < >6 seba!a" subst at C tun!!al atauseba!a" #osubst at

?+ tanol: ban a# "!una#an alam e mentas" a " sa#a " "sas" 'at" atauselulosa, an b"sa "metabol"sme ole- bebe a'a m"# oba seba!a"sumbe C tun!!al atau seba!a" subst at+ Seba!a" *onto-. asamasetat, "buat en!an *a a o#"s" as" etanol+

>7+ !lkana : al#ana en!an anta" 'an0an! (C >6 C >L) "metabol"smeole- bebe a'a m"# oba+ Pen!!unaan a " bebe a'a al#ana seba!a"

alte nat" sumbe C te !antun! a " -a !a m"n a# bum"n a+


23/30

Substrat yan" di"unakan seba"ai sumber #itro"en .

1. 2eberapa industri fermentasi berska#a besar menggunakan garamammonium, urea atau gas amonia sebagai sumber N&

2. Sumber N yang se$ara eCsien dimetabo#isme ada#a"* Corn steepliquor 5yang terbentuk

se#ama produksi pati dari agung6& Se um#a" asam amino yang

terkandung da#am ekstrakpekat 5yang mengandung sekitar : N6 ada#a" A#a! 1a#! Fen! Met! dan

/ys % /ys& Karbo"idratyang terkandung da#am /orn steep #i uor dikon+ersi men adi asam

#aktat 5@%>9:6 o#e"bakteri asam #aktat&

3. Yeast ekstract ada#a" substrat yang baik untuk banyak mikroba& Beasttersebut di"asi#kan dari bakerPs yeast me#a#ui proses auto#ysis pada

su"u 89%88 o/ atau me#a#ui p#asmo#isis dengan adanya N a /L dengan

konsentrasi yang tinggi& Beast e,tra$t mengandung asam%asam aminodan peptida! +itamin #arut air! dan karbo"idrat& G#ikogen dan tre"a#osadari se# east di"idro#isis men adi #ukosa se#ama roduksi east e,tra$t&


24/30

Beast e,tra$t yang di"asi#kan dengan $ara*Auto#isis 0#asmo#isis dengan

Na/L2a"an kering

Nitrogen tota#0rotein5N,4&>86

Na/L

9

&88

H ?

9

&4

?

Asam ;asam amino 5: tota#6 5 #i"at tabe# berikutnya 6

Table . Kom'os"s" Heast e t a*t+

Kom'os"s" ( )


25/30

ASAM ASAM AMINO 0 +O+A*A*ANINA

AMINO 4)+5RI6A6I

AR7ININA

ASPARA7IN

SIS+IN

ASAM 7*)+AMA+

7*ISIN

8IS+I IN

ISO*ESIN

*ESIN

*ISIN

ME+IONIN

ORNI+IN

-ENI*ANIN

PRO*IN

SERIN

+REONIN

+IROSIN

9A*IN

3.:

;.1

2.1

3.

;.?

2.;

2.?

3.2

;./

;.3

1.>1.>

1.?

1.?

;.

;.

2.3

2.?

;./

;.?

1.>1./

1./

1.:

;./

1.?


26/30

1itamin 5ppm6 Tiamin >9% 9 ?9%?8Ribo(a+in 89% 9 89% 9

0iridoksin >8% 8 >9% 9Niasinamida 499 ?99Asampantotenat

>99 89

(Sumbe . O-l In*, 1ambu !) :. Pepton 5"idro#isat protein6 dapat digunakan o#e" beberapa

mikroba! tetapi re#atif ma"a# "arganya untuk industri fermentasi&Sumber%sumber protein me#iputi daging! kasein! ge#atin! keratin!bi i ka$ang%ka$angan! tepung kede#ai! bi i kapas! dan bi i bunga

mata"ari& Komposisi pepton ber+ariasi tergantung sumbernya&Sebagai $onto" pepton dari ge#atin kaya akan protein& dan"idroksipro#in ! tetapi "ampir tidak mengandung asam aminoyang mengandung su#fur& 0epton dari keratin mengandungbanyak protein sistin tetapi miskin #isin& 0epton dari tanaman

5dari kede#ai dan bi i kapas6 mengandung banyak karbo"idrat&0roduk ak"ir uga dipengaru"i o#e" tipe "idro#isisnya! apaka" o#e"

Tabel Kom'os"s" bebe a'a 0en"s 'e'ton be asa #an ' ote"n asaln a+


27/30

N % Q Amine A 3B%$ase Amine 0epton darikede#ai

Sumberprotein

Metode"idro#isis

Kasein

En-imatis

Kasein

Asam

Tepungkede#ai

En-imatisKomposisi5:6

Kadar airKadar abu

Nitrogentota#

Na/Lkarbo"idrat

&8&

?>&

&9

%

&8@&

&

&9

%

&9? &9

@&>

8&@

>@&9

Tabel. Kom'os"s" bebe a'a 0en"s 'e'ton be asa #an ' ote"n asaln a+

Asam Amino bebas pada tabel berikut


28/30

ASAM ASAM AMINO 0 +O+A*A*ANINA

AR7ININA

ASAMASPAR+A+

SIS+INASAM7*)+AMA+

7*ISIN

8IS+I IN

ISO*ESIN

*ESIN

*ISIN

ME+IONIN

-ENI*ANIN

PRO*IN

SERIN+REONIN

+RIP+O-AN

+IROSIN

9A*IN

1>,

?,3

:,>

1;,=

2?.=

12,

2,3

1,1

2,+an >,L les"t"n


30/30

teknologi fermentasi sttif

Documents