FERMENTASI

Fermentasi

Usaha mengeksploitasi sel atau bagian sel mikroorganisme u/ menghasilkan produk komersial yg dikehendaki

Merupakan kegiatan mikroorganisme atau mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yg dikehendaki

Perombakan senyawa organik yang dilakukan mikroorganisme yang melibatkan enzim sebagai biokatalis

Produk fermentasi dapat digolongkan menjadi 4 jenis :

Produk biomassa

Produk enzim

Produk metabolit

Produk transformasi

Dalam bioproses fermentasi memegang penting karena merupakan kunci (proses utama) bagi produksi bahan-bahan yg berbasis biologis.

Bahan yg dihasilkan melalui fermentasi merupakan hasil-hasil metabolit sel mikroba, misalnya antibiotik, asam-asam organik, alkohol, aldehid, fussel oil dll.

Fermentasi dapat juga diterapkan u/ menghasilkan biomassa sel mikroba seperti ragi roti (baker yeast) yg digunakan u/ pembuatan roti.

Hal pokok yg diperlukan Fermentasi

Mikroorganisme atau mikrobaBenda hidup u/ merubah substrat atau media menjadi produk yg diinginkanSubstrat atau mediaCampuran bhn2x u/ kehidupan mikroorganisme dan dirubah menjadi produk yg diinginkan.pHTemperatur (Suhu)Fermentor atau bioreaktortempat bercampur mikroorganisme dan substrat pada kondisi tertentu yg diinginkan (pH, suhu, oksigen dll)

Sifat mikroorganisme

Didasarkan pada :

Jenis substrat atau sumber energi dan sumber karbon

Kebutuhan bahan selain substrat

pH substrat

Suhu

Kebutuhan oksigen

Sumber energi

Sinar matahari

Kelompok Sumber C Contoh

Foto –ototrof

(Fotosintesa)

CO2- Ganggang- Tanaman

Foto-heterotrof Bahan organik - Ganggang hijau

Sumber energi

Senyawa kimia

Kelompok Sumber C Contoh

Kimo-ototrof CO2 Bakteri litotrof

Kimo-heterotrof (Kelompok yg banyak digunankan dlm fermentasi)

Bahan organik

(terutama karbohidrat)

- Fungi (yeast, jamur)- Protozoa-Bakteri

Kebutuhan bahan selain substrat

Protein : penyusun bagian sel Mineral : mempercepat reaksi biokimia

pH substratKebanyakan pH substrat fermentasi adl. Netral atau sedikit asam

Ada beberapa mikroba yg memerlukan suhu ekstrim, contohnya :

Asidofilik- pH optimum < 3- digunakan u/ pembuatan yogurt- contoh : Lactobacillus, acidophilusHalofilik- tumbuh maksimal pd kadar garam > 0,5 M- mikroba yg tumbuh pd ikan asin- contoh : FlavobacteriumAlkalifilik- pH optimum > 8,5- biasanya mikroba penghasil enzim yg akan dicampur dengan detergen atau sabun cuci.

Suhu

Kelompok

Suhu pertumbuhan (o C)

Minimum Optimum Maksimum

Psikrofilik -5 10 20

Mesofilik 10 30 45

Termofilik 25 45 70

Kebutuhan Oksigen

Kelompok Sifat

- Aerobik - Dpt tumbuh jika ada oksigen

- Anaerobik

Jenis :- Obligate anaerobik- Aerotoleran anaerobik- Fakultatif anaerobik

-Tdk dpt tumbuh jk ada oksigen

- mati kalau ada oksigen- tdk mati jika ada oksigen- dpt tumbuh kalau ada atau tdk ada oksigen, tetapi lebih baik tanpa oksigen

Syarat mikroba yg dpt memberikan keuntungan ekonomi : Kultur murni atau tdk bercampur dng mikroba

lain. Dlm proses tertentu hrs menggunakan biakan murni yg telah diketahui sifat-sifatnya.

Tumbuh cepat Menghasilkan produk yg diinginkan dlm

jangka waktu yg pendek, biasanya 3 hari. Dapat disimpan dlm waktu yg lama Tidak menghasilkan produk lain yg bersifat

racun.

Produk Fermentasi

Contoh berdasarkan sektor

Sektor Contoh produk

- Kimia Alkohol, aseton, butanol, asam organik, enzim

- Farmasi Antibiotik, vaksin, vitamin

- Energi Gas methan

- Makanan dan minuman Ragi roti, kecap, anggur, bir, ypgurt, tempe, tape, vinegar, jamur dll

- Pertanian Pupuk kompos, pestisida

Proses pertumbuhan mikroba sangat dinamik dan kinetikanya dapat digunakan u/ meramalkan produksi biomassa dalam suatu proses fermentasi.

Faktor utama yg mempengaruhi pertumbuhan dan perilaku mikroba dapat digolongkan dalam faktor intraseluler dan faktor ekstraseluler. Faktor intraseluler meliputi struktur, mekanisme, metabolisme dan genetika, sedangkan faktor ekstraseluler meliputi kondisi lingkungan seperti pH, suhu dan tekanan.

Fase pertumbuhan m.o

Fase penyesuaian/adaptasi

Fase pertumbuhan awal

Fase pertumbuhan logaritmik

Fase pertumbuhan tetap (statis)

Fase kematian

Fase penyesuaian/adaptasi

Apabila m.o ditempatkan pd suatu media, pertama-tama akan mengalami fase adaptasi u/ menyesuaikan dengan substrat dan kondisi lingkungan sekitar

Lamanya tergantung dari kecepatan penyesuaian dengan lingkunganfaktor yg berpengaruh :- medium dan lingkungan pertumbuhan, jk sel yg ditempatkan dlm media dan lingkungan yg sama seperti media dan lingkungan yg sebelumnya, kemungkinan tidak diperlukan waktu adaptasi ttp sebaliknya bila berbeda maka diperlukan waktu untuk mensintesa enzim yg dibutuhkan u metabolisme- jumlah inokulum

Fase pertumbuhan awal

Pada fase ini sel mulai membelah dengan kecepatan yg rendah dikarenakan baru selesai tahap penyesuaian diri.

Pada saat ini m.o lebih berusaha menyesuaikan diri dengan lingkungan dan medium baru daripada tumbuh atau berkembangbiak

Pada saat ini m.o berusaha merombak materi-materi dalam medium agar dapat digunakan sebagai nutrisi u/ pertumbuhannya.

Fase pertumbuhan logaritmik

Pada fase ini m.o membelah dengan cepat, kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh media tempat tumbuhnya seperti pH, nutrien, kondisi lingkungan dan kelembaban udara

Pada fase ini m.o banyak tumbuh dan membelah diri sehingga jumlahnya meningkat dengan cepat

laju pertumbuhan = dx/dt meningkat mencapai nilai maksimumnya

= laju pertumbuhan m.o (sel/detik)

x = jumlah m.o hidup

Fase pertumbuhan tetap

Pada fase ini jumlah populasi sel tetap karena jumlah sel yg tumbuh sama dengan jumlah sel yg mati

Fase kematian Pada fase ini sebagian m.o mulai mengalami

kematian yang disebabkan karena nutrien di dalam media sudah habis, adanya hasil metabolisme dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan m.o dan dapat juga bersifat racun.

Pengetahuan tentang kurva pertumbuhan merupakan hal yg sangat penting unuk menggambarkan karakteristik pertumbuhan m.o, sehingga akan mudah di dalam kultivasi (menumbuhkan) m.o di dalam media dan, penyimpanan kultivasi dan penggantian media