MAKALAH BIOTEKNOLOGI DASAR

Inokulum, Medium, dan Model Fermentasi dan Proses Fermentasi

KELOMPOK II

Salmawati

Jefri Siregar

Resky Dwi Cahyati

Ilham Haidir

Ayu Ika Pratiwi

Baso Agung

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas ke hadirat Allah SWT. karena atas rahmat dan hidayah-Nya

kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan tepat waktu dengan judul

“Pengembangan Inokulum Untuk Meningkatkan Mutu Glzi Tempe” oleh Mien

Karmini; Hermana; dan Erwin Affaildi.

Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu sumber bagi

pembaca dalam menambah pengetahuan mengenai hal-hal yang bersangkutan dengan

pengembangan inokulum untuk fermentasi.

Harapan penulis semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan

pengalaman bagi para pembaca, sehingga penulis dapat memperbaiki bentuk maupun

isi makalah ini sehingga kedepannya dapat menjadi lebih baik lagi.

Makalah ini penulis akui masih banyak kekurangan karena pengalaman dan

pengetahuan yang penulis miliki masih sangat kurang dan terbatas. Oleh kerena itu

penulis harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang

bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini. Akhir kata penulis ucapkan

terimakasih atas perhatiannya.

Makassar, April 2015

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penelitian-penelitian terdahulu mengungkapkan bahwa pada proses

pembuatan tempe terjadi sintesis vitamin B12 dan antioksidan trihidroksi-isoflavon

atau Faktor-2 (1,2). Kedua komponen tempe tersebut terbentuk oleh kapang

Rhizopus Sp dan bakteri.

Pada penelitian Bioteknologi Indonesia - Jerman (BTIG) di Universitas

Munster (3), ditemukan dua jenis bakteri yang mempunyai kemampuan mensintesis

vitamin B12 yaitu Citrobacter freundii dan Klebsiella pneumoniae. Selain itu dapat

diidentifikasi pula dua jenis bakteri yang berpotensi dalam pembentukan antioksidan

Faktor-2 yaitu bakteri Corynebacterium Sp dan Micrococcus luteus. Keempat bakteri

tersebut tidak sengaja ditambahkan pada proses pembuatan tempe, namun terikutkan

pada proses perendaman kedelai. Tidak semua contoh tempe atau air perendam yang

diambil dari berbagai daerah di Indonesia mengandung keempat bakteri tersebut.

Sebagian besar perajin tempe di Indonesia menggunakan inokulum tempe

berupa bubuk kering sebagai pembawa spora kapang Rhizopus Sp, sebagian perajin

lainnya menggunakan inokulum daun waru.

Dalam kedua jeuis inokulum tersebut, yang diambil sebagai contoh pada

penelitian BTIG tidak ditemukan keempat bakteri berpotensi tersebut di atas. Apabila

bakteri Citrobakter freundii atau Klebsiella pneumoniae ditambahkan pada proses

pembuatan inokulum tempe, mungkin semua tempe yang diproduksi dapat

mengandung vitamin B12 dalam jumlah optimum. Demikian pula apabila

Corynebacterium Sp atau Micrococcus luteus ditambahkan dalam pembuatan

inokulum, maka setiap tempe yang diproduksi dapat mengandung Faktor-2.

Dapatkah bakteri Citrobacter freundi atau Kleisiella pneumoniae atau

Corynebacterium Sp atau Micrococcus luteus dicampur bersama kapang Rhizopus Sp

dalam media tepung yang kering, dan apabila dapat, masihkah bakteri-bakteri

tersebut berpotensi menghasilkan komponen tersebut ?. Pada penelitian yang

dilakukan oleh Mien Karmini dkk., dibuat inokulum tempe dalam bentuk tepung

yang mengandung campuran kapang Rhizopus Sp dan masing-masing bakteri

tersebut di atas. Kemudian inokulum diuji dalam pembuatan tempe.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat diangkat dari makalah ini adalah:

1. Bagaimana inokulum sel dan bakteri

2. Bagaimana inokulasi kapang dan bakteri

3. Bagainaman inokulasi dalam fermentasi makanan

4. Apa sifat dan jenis medium dalam inokulum

5. Apa komponen dan formulasi medium

6. Fermentasi sistem tertutup, kontinyu, dan fed-batch

1.3 Tujuan

Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui bagaimana inokulasi sel

bakteri dan kapang yang terikait dalam fermentasi makanan (tempe), serta

mengetahui jenis medium dalam inokulum dan komponen yang terdapat di

dalamnya.

BAB II

ISI

2.4 Sifat Fisik dan Jenis Medium

Medium merupakan suatu bahan yang terdiri atas campuran nutrisi yang

dipakai untuk menumbuhkan mikroorganisme. Medium agar merupakan salah satu

tehnik yang sangat baik untuk memisahkan mikroba sehingga dapat diketahui

masing-masing. Menurut Pelczar (1988) dasar makanan yang paling baik bagi

pemeliharaan dan pembiakan bakteri adalah medium yang mengandung zat-zat

organik seperti rebusan daging, sayur-sayuran, sisa makanan atau ramuan-ramuan

yang dibuat oleh manusia.

Medium adalah suatu bahan yang terdiri atas campuran nutrisi yang dipakai

untuk menumbuhkan mikroba. Selain untuk menumbuhkan mikroba, medium dapat

digunakan pula untuk osilasi, memperbnayak, pengujian sifat-sifat fisiologi, dan

perhitungan mikroba.

a.        Medium berdasarkan sifat fisik

Ø    Medium padat yaitu media yang mengandung agar 15% sehingga setelah dingin

media menjadi padat..

Ø    Medium setengah padat yaitu media yang mengandung agar 0,3-0,4% sehingga

menjadi sedikit kenyal, tidak padat, tidak begitu cair. Media semi solid dibuat dengan

tujuan supaya pertumbuhan mikroba dapat menyebar ke seluruh media tetapi tidak

mengalami percampuran sempurna jika tergoyang. Misalnya bakteri yang tumbuh

pada media NfB (Nitrogen free Bromthymol Blue) semisolid akan membentuk cincin

hijau kebiruan di bawah permukaan media, jika media ini cair maka cincin ini dapat

dengan mudah hancur. Semisolid juga bertujuan untuk mencegah/menekan difusi

oksigen, misalnya pada media Nitrate Broth, kondisi anaerob atau sedikit oksigen

meningkatkan metabolisme nitrat tetapi bakteri ini juga diharuskan tumbuh merata

diseluruh media.

Ø    Medium cair yaitu media yang tidak mengandung agar, contohnya adalah NB

(Nutrient Broth), LB (Lactose Broth).

b.         Medium berdasarkan komposisi

Ø    Medium sintesis yaitu media yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan

takarannya secara pasti, misalnya Glucose Agar, Mac Conkey Agar.

Ø    Medium semi sintesis yaitu media yang sebagian komposisinya diketahui secara

pasti, misanya PDA (Potato Dextrose Agar) yang mengandung agar, dekstrosa dan

ekstrak kentang. Untuk bahan ekstrak kentang, kita tidak dapat mengetahui secara

detail tentang komposisi senyawa penyusunnya.

Ø    Medium non sintesis yaitu media yang dibuat dengan komposisi yang tidak dapat

diketahui secara pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan dasarnya,

misalnya Tomato Juice Agar, Brain Heart Infusion Agar, Pancreatic Extract.

c.         Medium berdasarkan tujuan

Ø    Media untuk isolasi

Media ini mengandung semua senyawa esensial untuk pertumbuhan mikroba,

misalnya Nutrient Broth, Blood Agar.

Ø    Media selektif/penghambat

Media yang selain mengandung nutrisi juga ditambah suatu zat tertentu sehingga

media tersebut dapat menekan pertumbuhan mikroba lain dan merangsang

pertumbuhan mikroba yang diinginkan. Contohnya adalah Luria Bertani medium

yang ditambah Amphisilin untuk merangsang E.coliresisten antibotik dan

menghambat kontaminan yang peka, Ampiciline. Salt broth yang ditambah NaCl 4%

untuk membunuh Streptococcus agalactiae yang toleran terhadap garam.

Ø    Media diperkaya (enrichment)

Media diperkaya adalah media yang mengandung komponen dasar untuk

pertumbuhan mikroba dan ditambah komponen kompleks seperti darah, serum,

kuning telur. Media diperkaya juga bersifat selektif untuk mikroba tertentu. Bakteri

yang ditumbuhkan dalam media ini tidak hanya membutuhkan nutrisi sederhana

untuk berkembang biak, tetapi membutuhkan komponen kompleks, misalnya Blood

Tellurite Agar, Bile Agar, Serum Agar, dll.

Ø    Media untuk menentukan kebutuhan nutrisi spesifik.

Media ini digunakan unutk mendiagnosis atau menganalisis metabolisme suatu

mikroba. Contohnya adalah Koser’s Citrate medium, yang digunakan untuk menguji

kemampuan menggunakan asam sitrat sebagai sumber karbon.

Ø    Media untuk karakterisasi bakteri

Media yang digunakan untuk mengetahui kemempuan spesifik suatu mikroba.

Kadang-kadang indikator ditambahkan untuk menunjukkan adanya perubahan kimia.

Contohnya adalah Nitrate Broth, Lactose Broth, Arginine Agar.

Ø    Media diferensial

Media ini bertujuan untuk mengidentifikasi mikroba dari campurannya berdasar

karakter spesifik yang ditunjukkan pada media diferensial, misalnya TSIA (Triple

Sugar Iron Agar) yang mampu memilih Enterobacteria berdasarkan bentuk, warna,

ukuran koloni dan perubahan warna media di sekeliling koloni.

2.5 Komponen dan Formulasi Medium

Medium fermentasi memiliki fungsi untuk menyediakan semua nutrisi yang dibutuhkan oleh

mikroorganisme untuk memperoleh energi, pembentukan sel dan biosintesis produk-produk

metabolisme.  Oleh karena itu, suatu medium fermentasi harus mengandung komponen-

komponen yang diperlukan oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi.  Komponen-

komponen tersebut adalah:

1. Air

Semua proses fermentasi, kecuali solid-substrat fermentasi, memerlukan sejumlah besar air.

Di banyak kasus juga menyediakan elemen mineral. Tidak hanya Air merupakan komponen

utama dari semua media, tetapi penting untuk peralatan pendukung dan pembersihan. Sebuah

handal sumber sejumlah besar air bersih, yang konsisten Komposisi, Oleh karena itu penting.

Sebelum digunakan, penghapusan padatan tersuspensi, koloid dan mikroorganisme adalah

biasanya diperlukan.  Ketika pasokan air 'keras', itu adalah diperlakukan untuk

menghilangkan garam seperti kalsium karbonat. Besi dan klorin juga mungkin memerlukan

penghapusan. Untuk beberapa fermentasi, terutama tanaman dan kultur sel hewan, yang air

harus sangat murni. Air menjadi semakin mahal, memerlukannya recycle / reusage sedapat

mungkin. Ini meminimalkan air biaya dan mengurangi volume membutuhkan limbah

pengolahan air.

2. Sumber karbon

Sumber karbon yang umum digunakan adalah karbohidrat, antara lain; serealia,  umbi  ketela

pohon, jagung dan lain-lain. Selain itu juga yang umum digunakan adalah sukrosa yang

diperoleh dari gula tebu, laktosa yang diperoleh dari gula susu serta corn step liquor dari

hasil samping ekstrak pati jagung dan molase, malt extract, starch, sulphite waste liquor,

selulosa serta whey.

a. Molasses

Glukosa dan sukrosa murni jarang digunakan untuk skala industri fermentasi, terutama

karena biaya. Molasses, sebuah produk sampingan dari tebu dan produksi gula bit,

merupakan lebih murah dan lebih biasa sumber sukrosa. Bahan ini adalah residu yang tersisa

setelah sebagian besar sukrosa memiliki telah mengkristal dari ekstrak tumbuhan. Ini adalah

gelap berwarna kental sirup yang mengandung 50-60% (b / v) karbohidrat, terutama sukrosa,

dengan 2% (b / v) nitrogen zat, bersama dengan beberapa vitamin dan mineral. Komposisi

keseluruhan bervariasi tergantung pada sumber tanaman, lokasi tanaman, iklim kondisi di

mana ia tumbuh dan pabrik di mana ia diproses. Konsentrasi karbohidrat dapat dikurangi

selama penyimpanan dengan mencemari mikroorganisme. Sebuah produk serupa, molase

hydrol, juga dapat digunakan. Ini produk sampingan dari pati jagung pengolahan terutama

mengandung glukosa.

b. Malt Ekstrak

Ekstrak air dari barley malt dapat terkonsentrasi untuk membentuk sirup yang karbon sangat

berguna sumber untuk budidaya jamur berfilamen, ragi dan aktinomisetes.Persiapan ekstrak

dasarnya sama seperti untuk produksi wort malt dalam pembuatan bir. Komposisi ekstrak

malt bervariasi sampai batas tertentu, tetapi mereka biasanya mengandung sekitar 90%

karbohidrat, atas dasar berat kering. Ini terdiri dari 20% heksosa (glukosa dan fruktosa dalam

jumlah kecil), 55% disakarida (terutama maltosa dan jejak sukrosa), bersama dengan 10%

maltotriosa, trisaccharide a. Selain itu, produk ini mengandung berbagai bercabang dan

dekstrin bercabang (15-20%), yang mungkin atau mungkin tidak akan dimetabolisme,

tergantung pada mikroorganisme. Ekstrak malt juga mengandung beberapa vitamin dan

sekitar 5% senyawa nitrogen, protein, peptida dan asam amino. Sterilisasi media yang

mengandung ekstrak malt harus hati-hati dikendalikan untuk mencegah over-heating.

Konstituen gula-gula pereduksi dan asam amino cenderung menghasilkan produk reaksi

Maillard ketika dipanaskan pada pH rendah. Ini adalah produk kondensasi coklat yang

dihasilkan dari reaksi gugus amino dari amina, amino asam dan protein dengan gugus

karbonil mengurangi gula, keton dan aldehida. Tidak hanya menyebabkan ini perubahan

warna, tetapi juga mengakibatkan hilangnya difermentasi bahan dan beberapa produk reaksi

dapat menghambat mikroba pertumbuhan.

c. Starch dan Dekstrin

Ini polisakarida yang tidak mudah dimanfaatkan sebagai monosakarida dan disakarida, tetapi

dapat langsung dimetabolisme oleh amilase penghasil mikroorganisme, khususnya filamen

jamur. Mereka ekstraseluler enzim menghidrolisis substrat untuk campuran glukosa, maltosa

atau maltotriosa untuk menghasilkan spektrum gula mirip dengan yang ditemukan dalam

ekstrak malt banyak.

d. Pati Jagung

Pati jagung yang paling banyak digunakan, tetapi juga mungkin diperoleh dari sereal lain dan

akar tanaman. Untuk memungkinkan gunakan dalam jangkauan yang lebih luas dari

fermentasi, pati biasanya diubah menjadi sirup gula, mengandung sebagian besar glukosa. Ini

adalah pertama gelatinized dan kemudian dihidrolisis oleh asam encer atau enzim amilolitik,

glucoamylases sering mikroba yang beroperasi pada suhu yang tinggi.

e. Sulfit Limbah Minuman Keras

Gula yang mengandung limbah yang berasal dari pembuatan bubur kertas industri terutama

digunakan untuk budidaya ragi. Limbah minuman keras dari pohon konifer mengandung

2-3% (b / v) gula, yang merupakan campuran dari heksosa (80%) dan pentosa (20%).

Heksosa mencakup glukosa, mannose dan galaktosa, sedangkan gula pentosa sebagian besar

xilosa dan arabinosa. Mereka minuman keras yang berasal dari pohon deciduous

mengandung terutama pentosa. Biasanya minuman keras membutuhkan pengolahan sebelum

digunakan karena mengandung belerang dioksida. Itu pH rendah disesuaikan dengan kalsium

hidroksida atau kalsium karbonat, dan ini minuman keras yang dilengkapi dengan sumber

nitrogen dan fosfor.

f. Selulosa

Selulosa yang terutama ditemukan sebagai lignoselulosa dalam dinding sel tanaman, yang

terdiri dari tiga polimer: selulosa, hemiselulosa, dan. Lignoselulosa tersedia dari pertanian,

kehutanan, industri dan domestik limbah. Relatif sedikit mikroorganisme dapat

menggunakannya secara langsung, karena sulit untuk menghidrolisis. Komponen selulosa

adalah sebagian kristal, bertatahkan dengan lignin, dan menyediakan luas permukaan kecil

untuk serangan enzim. Kini hal ini terutama digunakan dalam bentuk padat-substrat

fermentasi untuk menghasilkan berbagai jamur. Namun, berpotensi menjadi sumber

terbarukan yang sangat berharga difermentasi gula sekali dihidrolisis, khususnya

di biokonversi menjadi etanol untuk penggunaan bahan bakar.

g. Whey

Whey merupakan produk sampingan dari industri air susu. Itu produksi di seluruh dunia

tahunan lebih dari 80 juta ton, mengandung lebih dari 1 juta ton laktosa dan 0,2 juta ton

protein susu. Bahan ini mahal untuk toko dan transportasi. Oleh karena itu, laktosa

konsentrat yang sering disiapkan untuk fermentasi kemudian dengan penguapan whey

penghapusan, berikut protein susu untuk digunakan sebagai suplemen makanan. Laktosa

umumnya kurang berguna sebagai bahan baku fermentasi dibandingkan sukrosa, karena

dimetabolisme oleh organisme sedikit. S. Cerevisiae, misalnya, tidak memfermentasi laktosa.

Disakarida ini dulunya digunakan secara ekstensif dalam fermentasi penisilin dan itu adalah

masih digunakan untuk memproduksi etanol, protein sel tunggal, asam laktat, xanthan gum,

vitamin B12 dan giberelat acid.

3. Sumber Nitrogen

Kebanyakan mikroba industri dapat memanfaatkan baik anorganik dan organik sumber

nitrogen. Nitrogen anorganik mungkin disediakan sebagai garam amonium, amonium sulfat

seringkali dan diamonium hidrogen fosfat, atau amonia. Amonia juga dapat digunakan untuk

mengatur pH fermentasi. Sumber nitrogen organik termasuk amino asam, protein dan urea.

Nitrogen sering disediakan dalam mentah bentuk yang pada dasarnya produk sampingan dari

industri lain, seperti jagung curam, minuman keras ekstrak ragi, peptones dan kedelai makan.

Asam amino murni hanya digunakan dalam situasi khusus, biasanya sebagai prekursor untuk

spesifik produk.

4. Mineral

Mg, P, K, S, Ca, dan Cl merupakan komponen penting dalam medium fermentasi selain Cu,

Co, Fe, Mo, Zn yang merupakan sumber mineral untuk mikroorganisme dalam fermentasi.

5. Vitamin dan factor pertumbuhan

Banyak bakteri dapat mensintesis semua vitamin yang diperlukan dari elemen dasar. Untuk

bakteri lainnya, jamur berfilamen dan ragi, mereka harus ditambahkan sebagai suplemen

untuk media fermentasi. Paling alami karbon dan nitrogen Sumber juga mengandung

setidaknya beberapa dari yang diperlukan vitamin sebagai kontaminan ringan. Lainnya yang

diperlukan faktor pertumbuhan, asam amino, nukleotida, asam lemak dan sterol,

ditambahkan baik dalam bentuk murni atau, untuk ekonomi alasan, sebagai tanaman lebih

murah dan ekstrak hewan.

6. Buffer

Buffer merupakan zat untuk mengendalikan atau menjaga pH medium. Biasanya pH medium

dipertahankan sekitar pH netral.   Misalnya, Ca , garam pospat, protein, pepton, asam amino.

7. Oksigen

Tergantung pada jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh organisme, itu mungkin diberikan

dalam bentuk udara yang mengandung sekitar 21% (v / v) oksigen, atau kadang-kadang

sebagai oksigen murni ketika persyaratan yang sangat tinggi.Organisme Kebutuhan oksigen

dapat bervariasi tergantung pada sumber karbon. Untuk fermentasi sebagian udara atau

suplai oksigen penyaring disterilkan sebelum disuntik dalam fermentor tersebut.

8. Antifoams

Antifoams diperlukan untuk mengurangi pembentukan busa selama fermentasi. Busa ini

terutama disebabkan oleh protein Media yang menjadi melekat pada antarmuka udara-kaldu

di mana mereka mengubah sifat sesuatu benda untuk membentuk busa yang stabil.Jika tidak

dikontrol busa dapat menghalangi filter udara, yang mengakibatkan kerugian kondisi aseptik,

fermentor menjadi terkontaminasi dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan.

Yang penting mungkin paling adalah kebutuhan untuk memungkinkan  'Freeboard' dalam

fermentor untuk memberikan ruang untuk busa dihasilkan. Jika berbusa diminimalkan,

kemudian throughputs dapat ditingkatkan.Ada tiga pendekatan yang memungkinkan untuk

mengendalikan busa produksi: modifikasi komposisi media, penggunaan pemutus busa

mekanik dan penambahan antifoams kimia. Antifoams kimia surfaceactive agen yang

mengurangi tegangan permukaan yang mengikat busa bersama-sama

Pada formulasi media Media harus memenuhi kebutuhan mikroba  untuk

pembentukan biomasa selnya dan metabolit.Langkah utama yang harus

dipertimbangkan dalam formulasi media adalah persamaan reaksi pertumbuhan sel

dan pembentukan produk yaitu:

Sumber energi +Sumber N + kebutuhan hidupbiomassa sel + produk + CO2 +

H2O + panas

Langkah-langkah dalam merancang formulasi medium  adalah:

1.  Mengetahui komposisi sel

Tabel 2.1 Komposisi elemental tipikal untuk mikroba

Elemen Bobot kering sel (%)

Karbon 50

Nitrogen 7-12

Pospor 1-3

Sulfur 0.5-1.0

Magnesium 0.5

            Tabel 2.2 Komposisi unsur pada bakteri, yeast dan jamur (% berat kering)

Unsur Bakteri Khamir Jamur

Karbon 50-53 45-50 40-63

Hidrogen 7 7 -

Nitrogen 12-15 7.5-11 7-10

Fosfor 2.0-3.0 0.8-2.6 0.4-4.5

Sulfur 0.1-0.2 0.01-0.24 0.1-0.5

Potasium 1.0-4.5 1.0-4.0 0.2-2.5

Sodium 0.5-1.0 0.01-0.1 0.02-0.5

Kalsium 0.01-1.1 0.1-0.3 0.1-1.4

Magnesium 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.5

Klorida 0.5 - -

Besi 0.02-0.2 0.01-0.5 0.1-0.2

2.      Kebutuhan Biokimia Spesifik

Ada mikroba yang dapat tumbuh pada media garam mineral sederhana ada yang

memerlukan zat-zat biokimia spesifik karena tidak mampu mensintesis sendiri.

Contoh: khamir memerlukan biotin, tiamin dan riboflavin.

3.   Kebutuhan Energi

Mikroba dapat mengkonversi zat kimia dasar menjadi molekul kompleks dan

memerlukan energi yang berasal dari oksidasi zat organik tereduksi yang terkendali.

Karbon digunakan untuk menghasilkan energi (biosintesis) dan untuk memenuhi

keperluan karbon pada sel dalam. Persamaan reaksi biosintesis sel :

A(CaHb Oc) + B(O2) + D(NH)3 M(CαHβOγNσ) + P(CO2) + Q(H2O)

Rasio massa sel per unit substrat (M/A) tergantung pada

proporsi substrat untuk energi dan untuk massa sel

Y =berat kering sel yangdiperoleh

berat substrat karbon yang yangdipakai

2.6 Fermentasi Sistem Tertutup (batch), Kontinyu dan fed-batch

Pada sistem fermentasi bawah permukaan (submerged fermentation) dapat

digolongkan lagi menjadi beberapa cara, diantaranya :

1. Batch Process

Menurut Iman, 2008, Batch Process merupakan fermentasi dengan cara

memasukan media dan inokulum secara bersamaan ke dalam bioreactor dan

pengambilan produk dilakukan pada akhir fermentasi. Pada system batch, bahan

media dan inokulum dalam waktu yang hampir bersamaan di masukan ke dalam

bioreactor, dan pada saat proses berlangsung akan terjadi terjadi perubahan kondisi di

dalam bioreactor(nutrient akan berkurang dan produk serta limbah).

Pada system fermentasi Batch, pada pasarnya prinsipnya merupakan sistem

tertutup, tidak ada penambahan media baru, ada penambahan  oksigen  (-O2)

dan aerasi, antifoam dan asam/basa dengan cara kontrol pH (Iman, 2008).

Batch Fermentation banyak diterapkan dalam dunia industri, karena kemudahan

dalam proses sterilisasi dan pengontrolan alat (Minier and Goma, 1982) dalam Setiyo

Gunawan (2010). Selain itu juga, pada cara batch menurut penelitian yang dilakukan

Hana Silviana (2010), mengatakan bahwa cara batch banyak diaplikasikan di industri

etanol karena dapat menghasilkan kadar etanol yang tinggi.

Pada fermentasi secara batch untuk fermentasi etanol terjadi kendala yaitu

produktivitas etanol rendah. Rendahnya produktivitas etanol karena pada kondisi

tertentu etanol yang dihasilkan akan menjadi inhibitor, yang akan meracuni

mikroorganisme sehingga mengurangi aktivitas enzim, hal ini sesuai dengan hasil

penelitian yang dilakukan  Reksowardojo (2007) tentang produksi etanol

menggunakan cara batch. Hal ini juga diperkuat dengan penelitian yang dilakukan

oleh Minier dan Goma (1982) dalam Hakim (2010), bahwa fermentasi cara ini

mempunyai kendala bahwa konsentrasi etanol yang dihasilkan sangat rendah karena

produksi etanol yang terakumulasi akan meracuni mikroorganisme pada proses

fermentasi. Akumulasi dari produk terlarut yang bersifat racun akan menurunkan

secara perlahan-lahan dan bahkan dapat menghentikan pertumbuhan serta produksi

dari mikroorganisme.

Kendala lain yang terjadi pada cara batch adalah pada proses batch hanya satu siklus

dimana pertumbuhan bakteri dan produksi gas metan semakin lama semakin

menurun karena tidak ada substrat baru yang diumpankan dalam reactor (Aprilianto,

2010). Hal ini juga diperkuat dengan adanya penelitian yang dilakukan oleh Natalia

Hariani (2010), proses batch mempunyai kendala, membutuhkan waktu fermentasi

yang lama, konsentrasi etanol yang dihasilkan rendah akibat akumulasi produk etanol

yang dapat meracuni mikroorganisme pada proses fermentasi. Akumulasi dari

produk terlarut yang bersifat racun akan menurunkan secara perlahan-lahan dan

selanjutnya menghentikan pertumbuhan mikroorganisme serta produksi etanol.

Pada system batch, jumlah bakteri akan terus bertambah sedangkan tidak ada substrat

yang ditambahkan dalam reaktor sehingga glukosa yang terkonversi menjadi etanol

akan semakin besar (Hana, 2010).

Menurut Rommy (2010), Bioreaktor tipe batch Tipe batch memiliki

keuntungan lain yaitu dapat digunakan ketika bahan tersedia pada waktu – waktu

tertentu dan bila memiliki kandungan padatan tinggi (25%). Bila bahan berserat/ sulit

untuk diproses, tipe batch akan lebih cocok dibanding tipe aliran kontinyu (continuos

flow), karena lama proses dapat ditingkatkan dengan mudah. Bila proses terjadi

kesalahan, misalnya karena bahan beracun, proses dapat dihentikan dan dimulai

dengan yang baru.

Sebagai contoh, merupakan cara batch yang digunakan adalah cara batch

anaerob dari penelitian Soewondo (2010). Reaktor yang digunakan dalam dalam hal

ini adalah reaktor batch anaerob dengan volume operasional sebesar 4 L. Pada

penutup reaktor, terdapat 2 buah selang silikon untuk sampling gas dan penambahan

substansi (penetralan pH dengan basa), termometer, serta pengaduk. Untuk reaktor

cair, digunakan magnetic stirrer sebagai pengaduk. Substrat yang telah dicampurkan

dengan inokulum dimasukkan ke dalam reaktor. Setelah reaktor ditutup dengan rapat,

nitrogen dialirkan untuk mengusir oksigen yang berada dalam reaktor supaya tercipta

suasana anaerob. Reaktor dioperasikan selama 65 hari.

2. Proses Kontinyu (Continues Process)

Pada cara kontinyu (Continues Process), pengaliran subtrat dan pengambilan

produk dilakukan secara terus menerus (sinambung) setiap saat setelah diperoleh

konsentrasi produk maksimal atau subtract pembatasnya mencapai konsentrasi yang

hampir tetap (Rusmana, 2008). Dalam hal ini subtrat dan inokulum dapat

ditambahkan bersama-sama secara terus menerus sehingga fase eksponensial dapat

diperpanjang.

Pada Sistem kontinyu (Continues Process), pada pasarnya prinsipnya

merupakan fermentasi kontinyu dimana pada fermentor sistem terbuka, ada

penambahan media baru, ada kultur yg keluar, volume tetap dan fase fisiologi sel

konstan (Iman, 2008).

Hal yang sama juga dikemukakan oleh Reksowardojo  (2007), bahwa

pada sistem kontinyu dengan dilution rateyang lebih kecil (waktu tinggal yang lebih

besar) memberikan hasil konsentrasi etanol yang lebih mendekati

sistem batch sehingga apabila waktu tinggal dalam reaktor diperpanjang,

memungkinkan konsentrasi etanolyang dihasilkan lebih mendekati sistem batch.

Bioreaktor yang dibuat adalah jenis one stage kontinyu, yang terdiri dari tiga

komponen utama (penampung sementara, reaktor dan gas kolektor) 

(Katherin, 2010). Pada tipe aliran kontinyu bahan dimasukkan ke dalam digester

secara teratur pada satu ujung dan setelah melalui jarak tertentu, keluar di ujung yang

lain. Tipe ini mengatasi masalah pada proses pemasukan dan pengosongan pada tipe

batch. Menurut Aprilianto (2010), terdapat dua jenis dari tipe aliran kontinyu:

Vertikal, dikembangkan oleh Gobar Gas Institute, India

Horisontal, dikembangkan oleh Fry di Afrika Selatan dan California, selain itu

dikembangkan  oleh Biogas Plant Ltd. dengan bioreaktor yang terbuat dari karet

Butyl (butyl ruber bag).

Dalam penelitian Tontowi (2010), yang telah terapkan pada proses

fermentasi kontinyu dilakukan dalam mixed flow reactor yang bervolume 1 L dengan

kecepatan putar 100 rpm. Proses fermentasi ini diawali dengan melakukan

fermentasi semibatch selama 16 jam. Sebelum fermentasi dimulai, reaktor terlebih

dahulu diisi dengan bead sampai volume mencapai 1/5 volume reaktor. Setelah

16 jam, proses fermentasi kontinyu mulai dilakukan dengan

mengalirkan feed dalam fermentor menggunakan pompa peristaltik. Laju

alir feed (mediamolasses) disesuaikan dengan variabel dilution rate yang dipakai.

3. Gabungan sistem batch dan kontinyu (Fed-Batch Process)

Sistem fed-batch adalah suatu sistem yang rnenambahkan media baru secara

teratur pada kultur tertutup, tanpa mengetuarkan cairan kultur yang ada di

dalam fermentor sehingga volume kultur makin lama makin bertambah Tri Widjaja

(2010. Menurut Rusmana (2008), pada cara fed-batch yaitu memasukan sebagian

sumber nutrisi (sumber C, N dan lain-lain) ke dalam bioreactor dengan volume

tertentu hingga diperoleh produk yang mendekati maksimal, akan tetapi konsentrasi

sumber nutrisi dibuat konstan. Pada sistem fermentasi Fed-Batch Process, menurut

Bambang (2010), merupakan pengembangan sistem batch, adanya penambahan

media baru, tidak ada kultur yg keluar dan yield lebih tinggi dari batch.

Proses fed-batch telah diterapkan secara luas dalam berbagai industni

fermentasi dan relatif lebih mudah digunakan untuk perbaikan

proses batch dibandingkan dengan proses kontinyu. Apabila pada

fermentasikontinyu dihasilkan keluaran secara terus-menerus maka pada fed-

batch diperoleh keluaran tunggal pada akhir inkubasi sehingga dapat ditangani

dengan cara yang sama seperti pada proses batch Sinclair & Kristiansen (1987)

dalam Budiatman (2009).

Pada fermentasi sistem batch Winarni (1995), profit

produksi dekstranase sebanding dengan biomassa. Tetapi pada

proses batch produksi dektranase yang dicapai lebih tinggi. Pada penelitian yang

dilakukan Budiatman (2009) menggunakan sistem fed-batch ini

produksi dekstnanase yang tinggh sebanding dengan nilai biomassa yang rendah dan

sebaliknya. Pada sistem fed-batch sulit untuk meiihat fase eksponensial dan fase

stasioneikecuali fase eksponensial pertama.

Keuntungan sistem fed-batch ini menurut penelitian yang dilakukan

Rachman (1989) dalam Budiatman (2009), ialah konsentrasi sisa substrat terbatas

dan dapat dipertahankan pada tingkat yang sangat rendah sehingga dapat mencegah

fenomena represi katabolit atau inhibisi substrat.

System Fed-Batch Process merupakan penelitian yang dilakukan oleh

Budiatman (2009). Proses Fermentasi. Kultur inokulum yang digunakan untuk proses

utama sejumlah 100 ml. Kultun inokulum tersebut diinokulasikan ke dalam 700 ml

media fermentasi dalam fermentor. Fermentasi berlangsung selama tiga kali 24 jam,

dengan tiga kali pengambilan contoh setiap hari.  Pada 24 jam pertama fermentasi

berlangsung secara batchsedangkan 2 kali 24 jam berikutnya benlangsung secara

fed-batch. Awal penambahan substrat dilakukan pada jam ke-24. Volume substrat

yang ditambahkan selama proses fed-batch sekitar 900 ml dengan laju penambahan

19 mL/jam. Pada penelitian mi fermentasi berlangsung dalam fermentor kapasitas

dua liter dengan pengaturan pH pada pH 7 dan 8 serta kecepatan putaran 300 dan 500

rpm. Secara keseluruhan hasil penelitian produksi enzim dengan fermentasi

sistem fed-batch pada penlakuan kecepatan putaran 500 rpm mempunyai

kecenderungan yang sama dengan fermentasi sistem batch.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang dilakuakan oleh Mien Karmini dkk., dapat disimpulkan

bahwa kapang Rhizopus oligosporus dapat dicampur baik dengan bakteri Klebsiella

pneumoniae atau Citrobacter freundii dalam suatu media inokulum berbentuk bubuk

dan inokulum campuran yang dihasilkan mampu meningkatkan kadar vitamin B12 di

dalam tempe lebih dari 100%.

Pengujian kualitatif produk tempe yang dihasilkan menggunakan inokulum

campuran Rhizopus oligosporus dengan bakteri Corynebacterium Sp dan

Micrococcus luteus berbentuk suspensi (generasi pertama), tidak menunjukkan

adanya kandungan antioksidan Faktor-2 atau trihidroksiisoflavon. Kemampuan

kedua jenis bakteri ini dalam mengubah genistein dan daidzein menjadi trihidroksi

isoflavon, telah dibuktikan pada percobaan in-vitro, demikian pula dalam beberapa

jenis tempe yang diproduksi perajin terdeteksi adanya kandungan Faktor-2.

Daftar Pustaka

Karmini, M., Hennano, dan Erwin Affandi, 2012, Pengembangan Inokulum Untuk Meningkatkan Mutu Gizi Tempe, Jurnal Teknologi industry dan Hasil Pertanian, 2(1): 115-121.