Bioteknologi Dan Produksi Protein Sel Tunggal

8/17/2019 Bioteknologi Dan Produksi Protein Sel Tunggal

1/33

BIOINDUSTRI

AGUS SUYANTO


2/33

Aplikasi Bioteknologi dalam bidang industriAplikasi Bioteknologi dalam bidang industriBioteknologi adalah prinsip-prinsip ilmu pengetahuanBioteknologi adalah prinsip-prinsip ilmu pengetahuandan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahandan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahanbahan dengan bantuan agen biologis yangbahan dengan bantuan agen biologis yangmenghasilkan barang dan jasa.menghasilkan barang dan jasa.

Bioindustri adalah salah satuBioindustri adalah salah satu bagian dari bioteknologi,bagian dari bioteknologi,yakni penerapan mikroorganisme dan enzim dalamyakni penerapan mikroorganisme dan enzim dalamskala besar (industri) yang memperhitungkan kajianskala besar (industri) yang memperhitungkan kajianekonomis dan untung rugi suatu proses produksiekonomis dan untung rugi suatu proses produksi


3/33

Definisi Bioindustri

• Bioindustri secara umum adalah:• Aplikasi bioteknologi dalam bidang industri

• Keywords: bioteknologi & industri•

Bioteknologi:• Prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untukpenanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan barang dan asa!

www!thmemgallery!com "ompany #ogo


4/33

Definisi Bioindustri

• $adi B%%'D()*+% adalah salah satu bagian daribioteknologi , yakni penerapan mikroorganisme dan enimdalam skala besar .skala industri/ serta memperhitungkankaian ekonomi dan untung rugi suatu proses produksi

• Point Penting:0! Penerapan agen biologis .mikroorganisme/

1! )kala Produksi Besar .)kala %ndustri/

2! Adanya Kaian 3konomi

"ompany #ogo


5/33

+uang #ingkup Bioindustri

• )kala Aplikasi Bioteknologi0!#aboratorium

*ahap seleksi mikroorganisme .baik tanaman maupun

hewan/

1!)kala Pilot Penerapan kondisi operasi optimum

2!)kala %ndustri Proses produksi dengan pertimbangan ekonomi

industri

"ompany #ogo


6/33

+uang #ingkup Bioindustri

• Bioteknologi modern untuk penelitian dan pengembanganproduk fermentasi harus dapat diaplikasikan pada:

0!Bahan Baku

4emperbaiki bahan baku untuk proses tradisional

1!Proses Pengembangan bioreaktor

2!Kultur 4ikroba

4emperkaya aplikasi mikroba

"ompany #ogo


7/33

Bahan Baku 5ermentasi

• 6asil Pertanian

• )ereal, buah-buahan, sayuran, kacang-kacangan

• 6asil Peternakan

• )usu sapi, daging• 6asil Perkebunan

• Kopi, coklat, tebu

• #imbah %ndustri

• 4olase, erami, dedak, kulit kopi, kulit coklat, sabut

kelapa, ampas tahu, ampas bii yang telah diambil

minyaknya, air limbah, sampah


8/33

)yarat Bahan 5ermentasi

• 4udah didapat

• $umlah besar

• 6arga murah

• Ada substitusinya


9/33

)(4B3+ 4%K+-+7A'%)43 %'D()*+%

0! )umber Alami : tanah, air sungai, laut, tanaman,hewan, limbah, kotoran, dll!

1! Koleksi kultur: lembaga tempat menyimpan dan

memelihara mikro-organisme


10/33

'A4A K#3K)% K(#*(+ D('%A

*empat

A**"

"B)

""4"DDA

"%P

"4%

D)4

5A*

%A4

'"%B

America *ype "ulture "ollection

"entraal Bureau 8oor)chimmelculture

"echoslo9ak collection of microorganism"anadian Department of Agriculture

"ollection of *he %nstitute Pasteur

"ommonwealth 4ycological %nstitute

Deutsche )amlung 8on 4icroorganism

5aculty of Agriculture *okyo (ni9ersity

%nstitute of Applied 4icrobiology

'ational "ollection of %ndustrial Bacterial

+ock9ille, ()A

Baarn, 'etherland

"anada, tawaParis

Kew, (K

7ottigen, $erman

*okyo

(ni9 of *okyo

Aberdeen, )cot

#ondon, (K


11/33

Bahan baku 5ermentasi• )etiap mikroorganisme memerlukan:

0! Air

1! )umber 3nergi

2! )umber Karbon

! )umber 'itrogen;! 4ineral


12/33

Bahan baku 5ermentasi

• Air • 4erupakan komponen utama fermentasi

• =ang harus diperhatikan:

• p6

• 7aram terlarut

• Bahan buangan terlarut

• Penyiapan air

• deionisasi, penambahan garam, dll


13/33


• )umber energi• Berasal dari oksidasi media atau cahaya

• )ebagian besar mikroorganisme industri adalah chemo-

organotrophs

• )umber energi banyak berasal dari sumber karbon


14/33

Bahan Baku 5ermentasi•

)umber Karbon• 5aktor yang mempengaruhi pemilihan sumber karbon:

• 6arga , contoh: pembuatan etanol dimana -?>@ biaya produksi

berasal dari bahan baku

• Kemurnian sumber karbon, contoh ion logam harus dihilangkan dari

karbohidrat pada proses dengan asam sitrat• 4etode preparasi media, khususnya pada proses sterilisasi pada

karbohidrat

• Peraturan pemerintah, contoh penggunaan gula sebagai konsumsi


15/33


• )umber Karbon• )umber karbon:

• Karbohidrat

• 4inyak dan lemak

• 4olase• hey susu

• 6idrokarbon

• 7lukosa

• #aktosa

• dll



16/33


• )umber 'itrogen• 2-0;@ berat mikrobia adalah nitrogen

• )umber nitrogen secara umum:

• 'itrat

• (rea

• Amonia .sebagai kontrol p6 dan sumber nitrogen/

• 7aram-garam amonium



17/33


• 4ineral• Dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolisme

• "ontoh mineral penting:

• 4agnesium, fosfor, potasium, sulfur, kalsium, klorin

• 4ineral lain yang biasanya keberadaannya merupakan impuritisdalam bahan

• Kobalt, besi, inc, mangan, tembaga

"ompany #ogo


18/33

Bahan Baku, Produk , 4ikro

Bahan Baku Produk Mikroorganisme

)usu )our milk product,curdled milk, sour cream,yoghurt, kefir, koumiss,

sour cream butter,cheese

#AB, yeasts, acetic acidbacteria, fungi

4eat 5ermented sausage

6A4

5ungi, yeasts, #AB,staphylococci,streptomyces5ungi, yeasts,#AB,

staphylococci

5ish 5ish sause, fermentedfish silage

)taphylococci, 9ibriocosticola, #AB

li9es, cabbage,cucumber, tomato, and

other

5ermented oli9e,saurerkraut, pickled

cucumber

#AB


th ll " #


19/33

Bahan baku, produk , mikro

Bahan Baku Produk Mikroorganisme

Dough and batters madefrom cereals

)ourdough, yeast dough,kisra

#AB, yeast 9ide infra

4alt, Koi, made fromcereals and grains

Beer, sake #AB, =easts, 5ungi

Beer, wine 8inegar Acetic acid bacteria

7rape and other fruits ine =east, #AB, fungi

)oy, locust bean )oy sauce, tempe #AB, Bacilli, fungi, yeast

7rass, maie, potato )ilage #AB



20/33

abutuhan !ksigen

Aerob: Mikroorganisme yang untuk pertumbuhannyamembutuhan oksigen bebasAnaerob: Mikroorganisme yang untuk pertumbuhannya

hanya atau tumbuh baik jika tidak ada oksigen bebas.Organisme menggunakan oksigen hasil pemecahan substrat

Mikroaerofil: Mikroorganisme yang hanya dapat tumbuh baik jika konsentrasi oksigen hanya tersedia dalam jumlahkecilFakultatif anaerob/aerob: Mikroba yang dalam pertumbuhannya tergantung pada konsentrasi oksigen yangada dalam mediumAerotoleran anaerob: Organisme yang selalu dapat tumbuh pada keadaan anaerob -- it ignors the presence of oxygen.Kapneat ikroba: Organism yang untuk pertumbuhannya

memerlukan 3 - 10% O!

B! Yan""or lecture only


21/33

Pengaturan lingkunganuntuk pertumbuhan

bakteri

Obligat anaerob. Tidak

dapat tumbuh jika terdapatoksigen. Oksigen terdapatdalam jumlah kecilpuntoksik Contoh: Bacteroidesspp.

Contoh: organisme yang

untuk pertumbuhannyamemerlukan 3% - 1%CO!

B! Yan"

"ompany #ogo


22/33

Aplikasi Bakteri

"o."ama produk ataumakanan

Bahan baku Bakteri yang berperan

0! =oghurt susu#actobacillus bulgaricus dan$treptococcus thermophilus

1! 4entega susu $treptococcus lactis

2! *erasi ikan #actobacillus sp.

! Asinan buah-buahan

buah-buahan #actobacillus sp.

;! )osis daging Pediococcus cere%isiae

"ompany #ogo

Bakteri &ermentasi

www thmemgallery com "ompany #ogo

http://id.wikipedia.org/wiki/Lactobacillus_bulgaricushttp://id.wikipedia.org/wiki/Lactobacillus_bulgaricus


23/33

Aplikasi Bakteri

"ama Produk Bakteri yang Berperan

Bir, 'oti, ine, keju, agingtermermentasi

#atic acid bacteria

*inegar $pesies Acetobacter

+nsektisida Bacillus thuringiensis

Asam amino lebsiela aerogenes

Aseton $pesies clostridium

tanol, gliserol ymomonas mobilis

antan hantomonas campastris

$elulosa (nata) Acetobacter /ylinum

nzym 0-amylase Bacillus substilis



24/33

#ROT$IN S$%

TUNGGA% ST


25/33

Protein mikroba sebagai sumber pangan untukmanusia mulai dikembangkan pada awal tahun 0C>>!Protein mikroba ini kemudian dikenal dengan

sebutan Single Cell Protein .)"P/ atau Protein )el*unggal! 4enurut *annembaum .0C?0/, Protein )el*unggal adalah istilah yang digunakan untuk proteinkasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme,seperti bakteri, khamir, kapang, ganggang dan

protooa! )ebenarnya ada dua istilah yang digunakanuntuk produk mikroba ini, yaitu P)* .Protein )el*unggal/ dan Microbial Biomass Product .4BP/ atauProduk Biomassa 4ikrobial .PB4/! Bila mikroba yangdigunakan tetap berada dan bercampur dengan masa

substratnya maka seluruhnya dinamakan PB4! Bilamikrobanya dipisahkan dari substratnya maka hasilpanennya merupakan P)*!


26/33

"roduksi "rotein #el Tunggal dalam$ikroba Berotosintesa

Ganggang dan bakteri tergolong mikrobaberfotosintesa yang digunakan untukmemproduksi protein sel tunggal. Pertumbuhan

berfotosintesa ganggang yang diingikan,seperti Chlorella, Scenedesmus, dan Spirulina ,adalah menurut reaksi sebagai berikut :

Karbon dioksida + air + ammonia atau nitrat +mineral → sel ganggang + oksigen


27/33

!rganis

me

Bahan Mentah Produksi Produsen atau

Pengembang1hlorellasp.

" .dengan₂foto-1 sintesa/sirup tebu, tetes.non-fotosintesa/

1 metriktonhari

*aiwan "hlorella4anufacture "o! #td,*aipei

$cenedesmusacutus

" , urea₂.denganfotosintesa/

1>mgm1hari

"entral 5ood*echnological+esearch %nstitute,mysore, %ndia

$pirulinama/ima

" , atau₂'a6"2.denganfotosintesa/

21> metriktontahun

)osa *eEcoco, )A,4eEico "ity

Tabel proses pilihan untuk membuat protein seltunggal pada ganggang.


28/33

#ST a'ala( )ala( )atu aplika)i 'ari Bioteknolo"i

• Bioteknolo"i kon*enional :

#eanfaatkan i+roor"ani)e

'ala en"(a)ilkan alko(ol,

a)a a)etat, "ula 'll-

Mi+roor"ani)e 'apat

en"uba( ba(an pan"an-

#ro)e) .an" 'ibantu

ikroor"ani)e, i)aln.a

'en"an ferenta)i-

A'an.a pen""unaan ak(luk

(i'up

• Bioteknolo"i o'ern

Meanfaatkan prin)ip

prin)ip ilia( elalui

penelitian-

Men"(a)ilkan pro'uk

)e+ara efektif 'an efi)ien-

Di'a)arkan pa'a

anipula)i atau reka.a)a

DNA


29/33

0- Manfaat

Manfaat #ST

•#ejak tahun 1$10 di erlin ' dari

(hamir telah yang dikenal dengan

sebutan )food yeast* telah diproduksiselama perang +unia , dan ,,.

•*food yeast* digunakan di erman

epang dan /usia dalam bentuk tepung

pasta sirup atau dikeringkan.


30/33

Mikroor"ani)e berperan• K(air

Saccharomyces

cerevisiae

Candyda lipolytica C. utilis

• Gan""an" Scenedesmus acutus

Spirulina maxima

• Bakteri Hydrogenomonas sp Cellulomonas sp

Thermomonaspora fusca

• Kapan"

Aspergillus fumigatus

Trichoderma viride

Fusarium sp


31/33

Kelebi(an•&roduksi protein lebih cepat dan efisien dibandingkan produksi protein nabati atau heani

• ilai gi2i ' lebih tinggi dibandingkan protein nabati karena

komposisi asam amino lebih lengkap

•&roduksi ' tidak memerlukan tempat yang luasdibandingkan produksi protein nabati atau heani

•&roduksi ' tidak dipengaruhi kondisi luar karena kondisi

fermentasi dapat diatur

•&roses produksi ' fleksibel karena dapat digunakan berbagai substrat dan mikroorganisme


32/33

Kelea(an•(andungan asam nukleat tinggi•Mikroorganisme mungkin mengadsorbsi

komponen beracun atau karsinogenik yang

terdapat di dalam substrat•+inding sel mikroorganisme kadang-kadang

mengandung komponen yang tidak dapat dicerna

dan bersifat racun atau menyebabkan alergi

•"luktuasi harga dan persediaan substrat yang tidaktetap


33/33

1- Dia"ra pro)e) / Ta(apan pro'uk)i #ST

Bioteknologi Dan Produksi Protein Sel Tunggal

Documents

Transcript of Bioteknologi Dan Produksi Protein Sel Tunggal