MIKROBA & INDUSTRI

Mikrobiologi Industri : ilmu yg mempelajari tentang peranan mikrobia yg menguntungkan dlm industri

yg mempunyai nilai ekonomi tinggi dlm menghasilkan produknya

Kajian :• Pertumbuhan mikrobia

• Isolasi dan peningkatan mutu mikrobia• Rancang bangun bioreaktor

• Pengunduhan dan purifikasi produk• Produksi metabolit sekunder dan primer

• Protein sel tunggal• Penanganan limbah

Aspek-aspekMikrobiologi Industri

Dinamikafermentasi

Alat fermentasi

Protein sel tunggal

Kinetika pertumbuhan

Produk metabolit

Penanganan limbah

Pengunduhan produk

Aspek-aspek tersebut meliputi : • mikroorganisme utk industri beserta pengembangannya

• kinetika pertumbuhan mikroorganisme• preparasi inokulum • medium fermentasi

• fermentor / bioreaktor • sterilisasi

• teknologi fermentasi • proses hilir utk pemanenan produk fermentasi

Tujuan mempelajari mikrobiologi industri

Menentukan mikroorganisme yg tepat berdasarkan kemampuannya dan mengembangkannya utk industri.Mempelajari preparasi inokulum / starter Menentukan jenis bahan sebagai substrat fermentasiMengetahui prinsip dasar operasional fermentor atau bioreaktorMengendalikan proses fermentasi berdasarkan faktor-faktor lingkungan yg berpengaruh terhadap aktivitas mikroorganisme industriMenerapkan sistem-sistem fermentasi (fermentasi substrat padat/substrat cair/substrat semi padat, fermentasi aerob/anaerob, fermentasi permukaaan/submerged, fermentasi aseptis/non-aseptis, imobilisasi sel dan enzim).Menguasai kinetika pertumbuhan mikroorganisme sehingga tepat penerapannya utk operasi industri fermentasi produk metabolit primer, metabolit sekunder, biomassa sel, dan produk biotransformasi serta industri fermentasi secara batch, kontinyu dan fed-batch. Mengendalikan proses kontaminasi dan perkembangan mikroorganisme kontaminanMemanen produk fermentasi

Berukuran kecil, rasio permukaan thd volume besar shg memungkinkan penyerapan bhn makanan banyak dan cepat → laju reaksi metabolik menjadi cepat.

Berdasarkan keanekaragaman aktivitas biologis mikroba thd makanan, memungkinkan mikroba dpt memakai tdk hanya satu jenis bhn makanan saja.

Mudah beradaptasi.

Terdapat dimana-mana (di alam bebas).

Tdk menyebabkan gangguan ekologi lingkungan yg berarti krn bhn kimia yg digunakan relatif sedikit.

Proses fermentasi menggunakan mikroba karena :

Peranan MikrobiaDalam Industri

Menguntungkan Merugikan

• Penghasil produk : enzim, polisakarida, as. amino, hormon, vitamin, antibodi monoklonal, protein dsb.

• Biodegradasi limbah

• Penyebab penyakit

• Pembusuk makanan, minuman

Mikrobia yg berperanan dlm industri

Bakteri contohnya : Zymomonus mobilis, Clostridium acetobutylicum, Acetobacter aceti.

Fungi contohnya : Aspergillus oryzae, Penicellium notatum, Rhizopus oligosporus

Khamir contohnya : Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Saccharomyces pombe.

Protozoa penting dlm penangan limbah

Algae utk produksi bahan makanan yaitu agar, protein sel tunggal.

Peranan Mikrobiologi dlm Industri

Mikrobia dpt digunakan dlm industri utk menghasilkan produk seperti enzim, polisakarida, asam amino, hormon dan antibodi monoklonal.

Mikrobia dpt digunakan utk degradasi senyawa toksik, mengakumulasi lapisan minyak utk penambangan.

Enzim digunakan utk penyamakan kulit, penghasil detergen, pembuatan mentega dan pengempukan daging.

Polisakarida digunakan utk menstabilkan dan sbg pengental makanan bahan kosmetik, agensia pengikat (perekat) obat-obatan, utk menyaring senyawa dan sebagainya.

Hormon insulin dan hormon pertumbuhan digunakan utk diberikan kepada manusia yg memang sifat genetik tak mampu memproduksi vitamin dan hormon.

SubstratSubstrat

Hasil akhir metabolisme- Etanol- Aseton- Butanol- Asam laktat- 2,3-butanadiol

Hasil akhir metabolisme- Etanol- Aseton- Butanol- Asam laktat- 2,3-butanadiol

Metabolisme primerMetabolisme primer Metabolisme sekunder-Antibiotik-Mikotoksin-Pigmen-alkaloid

Metabolisme sekunder-Antibiotik-Mikotoksin-Pigmen-alkaloid

Metabolit esensial-Asam amino-Vitamin-Nukleotida

Metabolit esensial-Asam amino-Vitamin-Nukleotida

Biokonversi- Steroid- Asam amino- Sorbosa

Biokonversi- Steroid- Asam amino- Sorbosa

Pembagian produk metabolit primer dan sekunder

Biokonversi (biotransformasi) : reaksi enzimatik oleh mikroba yg mengubah suatu senyawa menjadi produk lain yg strukturnya hampir sama.

Metabolit primer :Senyawa produk akhir yg mempunyai berat molekul rendah dan dihasilkan pd fase eksponensial oleh mikrobia .Digunakan utk membentuk makromolekul atau yg dikonversikan menjadi koenzim senyawa antara seperti asam amino, purin, pirimidin, vitamin, asam organik (asam sitrat, asam fumarat), aseton, butanol, asam asetat dan enzim.

2. Metabolit sekunder :Tidak berperan langsung dlm kehidupan mikroorganisme seperti antibiotik, biopestisida, mikotoksin dan pigmen, alkaloid serta enzim.Mikrobia mampu mensintesa senyawa metabolit sekunder pd fase pertumbuhan stationer. Digunakan sbg nutrien darurat utk mempertahankan hidupnya.

Sejarah perkembangan fermentasi (1)

Fermentasi telah dikenal sejak 6000 SM, di Babylonia, diketemukan khamir penghasil minuman beralkohol (bir).

Orang Mesir menemukan khamir pengembang roti, pada 4000 SM.

Abad ke-14 diketemukan cara distilasi alkohol dari hasil fermentasi serealia.

Di Cina, Timur Tengah, menggunakan bakteri asam laktat utk pengawetan susu menjadi yoghurt, kefir dan kumiss.

Bakteri asam asetat ditemukan sebelum penemuan oleh Anthony Van Leuwenhoek.

Columbus di Amerika, menemukan fermentasi dari jagung.

Pabrik bir Carlsberg tahun 1800 sbg pioner pengembang starter, utk inokulum bir.

Tahun 1803 L.J. Thenard (Perancis) menemukan khamir penghasil alkohol.

Edward Buchner tahun 1857 menemukan mikrobia utk produksi alkohol.

Rudolf Emmerich dan Oscarlow tahun 1901 mendapatkan pyonase biotik yg dighasilkan oleh Pseudomonas aeruginosa.

Sejarah perkembangan fermentasi (2)

Chaim Wismann tahun 1914-1918 menemukan Clostridium penghasil aseton utk bahan peledak.

Pfizer tahun 1923 menemukan Aspergillus niger penghasil asam sitrat.

Alexander Flemming tahun 1928 menemukan pinisilin yg dihasilkan oleh P. notatum chrysogenum utk menghambat Staphylococcus aureus.

Selman Waksman menemukan Streptomyces griseus penghasil streptomisin.

Louis Pasteur tahun 1957 menemukan khamir penghasil alkohol, diketemukan pula fermentasi vitamin, antibiotik, steroid dan asam amino.

Tahun 1900 sampai 1920 dihasilkan gliserol, aseton, butanol, enzim dari bakteri dan fungi. Pada waktu itu juga diperkenalkan tangki Imhoff utk digesti anaerob air limbah menggunakan lumpur aktif.

Tahun 1960 telah diteliti tentang produksi biomasa sel mikrobia utk sumber protein.

Rekayasa genetika tidak hanya memindah gen diantara mikrobia tetapi juga genom.

Masa depan perkembangan industri fermentasi

Perkembangan fermentasi umumnya menuju pd bahan kompleks dan sukar dibuat secara sintetis, contohnya: asam nukleat, alkaloid, polipeptida, protein, dan asam polihidroksi.

Untuk memenuhi obat-obatan, makanan, enzim, detergen dan sebagainya perlu dicari mikrobia yg bersifat unggul.

Penyediaan bahan utk industri fermentasi sangat dibutuhkan dalam jumlah besar.

Tahapan fermentasiPemilihan mikrobia, mikrobia yg dipakai dlm industri sangat bermanfaat bila disimpan utk penggunaan lebih lanjut tanpa mengurangi kemampuan tumbuh dan produksinya. Ada dua macam kultur : primary culture dan working culture.

Media fermentasi, sangat penting dlm fermentasi krn mikrobia mampu tumbuh pd substrat tsb. Media hrs mengandung makronutrien. Media fermentasi dpt digolongkan : media sintetik dan kompleks.

Preparasi inokulum, media utk penyiapan inokulum biasanya berbeda dng media fermentasi. Media inokulum utk menghasilkan sel mikrobia dlm jumlah besar tanpa terjadi perubahan sifat genetik sel. Konsentrasi penggunaan 0,5 % sampai 5 % volume, kadang 10 % - 20 %. Inokulum yg terlalu sedikit mengakibatkan waktu fermentasi menjadi lama dan produktivitas menurun.

Kontrol proses fermentasi dan pengunduhan produk

Faktor penentu proses fermentasi dan proses hilir

1. Kemurnian enzim bergantung pada: Tingkat kontaminasi mikroba Keberadaan enzim lain Bahan tambahan (kimia) untuk stabilisasi mikroba

2. Suhu, pH, kekuatan ion selama proses

3. Suhu dan kelembaban saat penyimpanan

4. Sifat mikroba

5. Kondisi ekstraksi, purifikasi dan penyimpanan

Operasi fermentasi

Fermentasi non aseptis : produksi protein sel tunggal (PST) dari hidrokarbon

Fermentasi semi aseptis : fermentasi alkohol

Fermentasi aseptis : produksi antibiotik

Fermentasi Asam Amino

Fermentasi Metabolit Primer

Fermentasi Alkohol

Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi Asam Sitrat

Vitamin Enzim

Fermentasi karbohidrat

Fermentasi alkohol : oleh khamir atau bakteri akan dihasilkan etanol dan CO2

Fermentasi asam laktat : Homofermentasi (homolaktat) asam laktat Heterofermentasi (heterolaktat) asam laktat, etanol, asam asetat dan CO2

Fermentasi asam propionat : bakteri asam propionat menghasilkan asam propionat dari karbonat, hasil lainnya : asam asetat dan CO2. Contoh bakteri : Propionibacterium, Clostridium propionicum, Peptostreptococcus elsdeni. Fermentasi asam butirat : bakteri asam butirat Clostridium, Butyrivibrio, Eubacterium, Fusobacterium. Selain asam butirat dihasilkan pula asam asetat, aseton, isopropanol, butanol, CO2 dan H2.

Fermentasi asam campur : oleh jenis Enterobacterioceae, genus Escherichia,Salmonella dan Shigella. Hasilnya asam laktat, asetat, suksinat, formiat, CO2, H2 dan etanol.

Fermentasi butanadiol : dihasilkan butanadiol, etanol, laktat, suksinat, asetat, H2 dan CO2. Asam-asam organik yg dihasilkan sedikit, lebih banyak CO2, etanol dan menghasilkan senyawa khusus 2,3 butanediol. Bakteri : Enterobacter seratia dan Erwinia.

Jenis khamir dlm fermentasi minuman beralkohol

Produk fermentasi Mikrobia

BirAnggur (wine)CiderSake dari berasTuakMadu difermentasikanTape

Kumiss dari susu (Rusia)KecapMiso dari kedelai dan beras

Saccharomyces carlbegensi dan S. cerevisieaeSaccharomyces cerevisieae var. ellipsoidesSaccharomyces cerevisieae var. ellipsoidesSaccharomyces sake dan AspergillusSaccharomyces cerevisieae dan SchyzosacharomycesSaccharomyces cerevisieaeSaccharomyces cerevisieae, Candida tropicalis danPediococcusSaccharomyces cerevisieae, LactobacillusSaccharomyces dan Aspergilllus oryzaeSaccharomyces rouxii, Aspergilllus oryzae

Fermentasi alkohol oleh khamir Saccharomyces

Raw material dlm produksi alkohol

Raw Material

Pretreatment Process Substrate Organisme Product

Sugar Extraction Sucrose inversion

Glucose,Fructose

Yeast, anaerobic bacteria, Zymomonas

Fuel Ethanol, Feed Residue

Starch Gelatinization Saccharification Glucose,Maltose

Yeast, anaerobic bacteria

Fuel Ethanol, Feed Residue

Cellulose Grinding, milling

Hydrolysis ; acid or enzymatic

Glukose,Xylose

Yeast, anaerobic bacteria

Fuel Ethanol, Feed Residue

Diagram proses produksi alkohol dng bahan baku selulosa

1. Homofermentatif : C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH• Dari metabolisme gula dihasilkan asam laktat ( 85%), tanpa

memproduksi CO2 maupun flavour• Mengkatabolisme glukosa melalui jalur EMP (Embden-Meyerhof

pathway)• Menghasilkan lebih banyak ATP (2 ATP / mol glukosa)• Dapat memfermentasi pentosa• Lebih asam

2. Heterofermentatif : C6H12O6 CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

• Dihasilkan asam laktat (50%), asam asetat, CO2, etanol dan gliserol• Mampu memfermentasi pentosa• Menghasilkan sedikit ATP• Kurang asam

Fermentasi asam laktat

Fermentasi senyawa nitrogen organik,

Fermentasi senyawa nitrogen organik : Fermentsi asam amino tunggal Fermentasi sepasang amino (reaksi stickland) Fermentasi senyawa nitrogen heterosiklik

Bakteri yg berperanan Clostridium.

Contoh fermentasi glisin, treonin, glutamat, lisin dll

Fermentasi senyawa N-heterosiklik dpt dilakukan oleh jenis bakteri Clostridium acidi-urici dan Clostridium cylindrosporum.

Kedua bakteri ini memfermentasi guanin, hipoxantin, urat dan xantin.

Asam Amino

Kebanyakan mikrobia mensintesa asam amino yg digunakan utk biosintesa protein dari glukosa dan ammonium. Asam amino ini sebagai senyawa antara dlm metabolisme, tetapi pd akhir fase exponensial dibebaskan dlm medium walaupun jumlah sedikit.Di Jepang banyak paten produksi asam amino tetapi hanya asam glutamat dan lisin yg diproduksi oleh industri dlm jumlah besar.Sintesis lisin dpt dilakukan secara kimia maupun enzimatik, tetapi dlm industri lisin diproduksi dng proses fermentasi.Akumulasi lisin tergantung dari galur mikroba terhadap tahapan sintesis dan mekanisme pengendalian balik.

Produksi asam glutamat

Produksi asam glutamat di seluruh dunia lebih dari 100.000 ton per tahun.

Monosodium glutamat digunakan utk penyedap makanan sup.

Asam glutamat dihasilkan oleh mutan Corynebactericum glutamicum sebesar 60 gram/liter, utk bakterinya sendiri sebesar 300 miligram/liter.

Lama fermentasi 40 jam pd suhu 300 C, keasaman medium alkalis dan mengandung biotin (1 – 5 gr/l),

Glukosa dpt diganti dng molase.

Cuka / Vinegar

Kata vinegar (cuka) berasal dari istilah Perancis vinaigre yg berarti anggur asam.

Menurut Food and Drugs Administration di Amerika Serikat, cuka apel dibuat melalui fermentasi alkoholik sari buah apel diikuti fermentasi asetat.

Sedangkan menurut Frazier (1976), cuka didefinisikan sbg bumbu yg dibuat dari bahan yg mengandung pati atau gula dng fermentasi alkohol diikuti oksidasi asetat.

Ada bermacam-macam cuka, perbedaannya pd bahan yg dipakai dlm fermentasi alkohol : Sari buah-buahan :apel, anggur, jeruk Sayur-sayuran yg mengandung pati :pati harus dihidrolisis menjadi gula lebih

dahulu. Biji-bijian gandum : barley, gandum hitam, jagung, dan gandum. Minuman keras atau alkohol :dari bir, atau dari etil alkohol yang berubah sifat.

Khamir yg berperan : Saccharomyces cerevisiae Var. ellipsoideus. Bakteri yg berperanan :genus Acetobacter (familia Pseudomonadaceae) dan genus Bacterium. Beberapa spesies Acetobacter : Acetobacter aceti, A. rancens, A. xylinum. Bacterium yg ditemukan : Bacterium schentzenbachii, B. curvum, dan B. orleanense

Pada proses pembuatan cuka terjadi 2 macam perubahan biokimiawi :» Fermentasi gula menjadi etil alkohol, dan» Oksidasi alkohol menjadi asam asetat

Tahap pertama : proses anaerobik yg dilakukan khamir dan menghasilkan alkohol Reaksi : C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H5OH

Glukosa alkohol

Pada proses ini dihasilkan sejumlah kecil produk lain (gliserol dan asam asetat) dan dihasilkan sejumlah kecil substansi lain dari senyawa selain gula asam suksinat dan amil alkohol.

Alkohol yg dihasilkan digunakan sebagai sumber energi bagi bakteri, yg kemudian mengoksidasinya menjadi asam asetat. Bakteri ini menggunakan substansi lain dlm cairan yg difermentasi sebagai makanan.

Reaksi aerob : C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O Alkohol asam asetat

Asetaldehid senyawa intermedier dlm reaksi ini dan produk akhirnya sejumlah kecil aldehid, ester, aseton dll

Bau cuka yg sedap berasal dari adanya bermacam-macam ester seperti etil asetat, dari alkohol, gula, gliserin dan minyak menguap yg dihasilkan dlm jumlah kecil oleh aksi mikrobia.

Bau ini dpt juga berasal dari sari buah-buahan yg difermentasi, gandum, atau cairan bersifat alkohol lainnya

Metode pembuatan cuka : – metode lambat : cairan alkohol tdk bergerak selama asetifikasi, menggunakan sari

buah-buahan yg difermentasi atau cairan gandum utk menghasilkan asam asetat

– metode cepat : cairan alkohol bergerak, kebanyakan utk menghasilkan cuka dari minuman keras (alkohol), utk memelihara bakteri cuka aktif menggunakan alkohol ditambah dng vinegar food, yg merupakan kombinasi senyawa organik dan anorganik..

Natadecoco (bioselulosa)Bioselulosa merupakan polimer alam (selulosa bakteri) yg dihasilkan dari proses fermentasi air kelapa dng bantuan bakteri Acetobacter xylinumBahan yg sangat unik dan menarik,krn secara alami mempunyai kekuatan mekanis yg tinggi dan bersifat ramah lingkungan krn bersifat biodegradabel.Dpt menggantikan polimer sintetik yg saat ini banyak digunakan dlm industri plastik.Aplikasi bioselulosa sebagai Functional Material– Membran akustik : cone speaker– Komposit bioselulosa – Artificial wood biopulping.– Optic material– Electric insulation paper– Industri kertas : kertas berharga (khusus): kertas uang– Kedokteran (pembalut luka, transplantasi organ)– Industri dirgantara ( panel-panel dengan sifat ringan tapi kuat)– Fuel cell : Membrane Electrode Assembly (MEA)

Fermentasi Asam Sitrat oleh Jamur Benang

Asam sitrat dihasilkan oleh Penicillium luteum, Mucor puriformis, Aspergillus niger.

Faktor yg menentukan dlm fermentasi asam nitrat :

1. Sumber C : Senyawa organik yg mempunyai senyawa atom C 2,,4,,6,, dan 12. Banyak digunakan sukrosa, fruktosa, laktosa, dan glukosa. Konsentrasi gula 14 – 20 %.

2. Garam organik : setiap liter memerlukan NH4NO3 2 – 2,5 gram, KH2PO4 0,75 – 1,0 gram, MgSO4 7H2O 0,2 – 0,25 gram, HCl 5 N sebanyak 5 cc.

3. Perbandingan permukaan dng volume medium : bila volume media besar kemudian permukaannya dalam (kecil) maka asam sitrat yg terbentuk lambat, sedang bila permukaan luas akan terbentuk asam sitrat lebih cepat.

4. pH, suhu, dan oksigen : oksigen dibutuhkan utk pertumbuhan jamur Aspergillus niger, Aspergillus wentii. Erlenmeyer diberi oksigen 15 ml per menit. Suhu digunakan 25 – 350 C, pH 3,4 -3,5. Lama fermentasi 7 – 10 hari. Produk diambil dengan menambahkan Ca, lalu Ca sitrat diendapkan dng asam sulfat, lalu asam sitrat dipisahkan dari kalsium sulfat.

5. Organisme

PST : sel mikroba kering (biomassa) seperti bakteri, khamir/jamur atau ganggang yg dpt dimanfaatkan sbg sumber protein bahan pangan dan pakan ternak

Kandungan gizi yg sangat tinggi pd PST krn terdiri dari protein, vitamin, lemak dan semua asam-asam amino esensial.

Sumber karbohidrat yg dpt digunakan sbg substrat PST :– Substrat hidrokarbon (mengandung C dan H yg tidak larut dlm air) bahan

baku lebih mahal shg biaya produksi juga lebih tinggi. Contoh : alkana, petroleum, n-parafin, gas metana, metanol

– Substrat karbohidrat, mengandung C, H dan O. Contoh : gula, tepung, selulosa– Limbah/sampah : sulfit limbah cair dari pabrik, molase, air dadih, selulosa

Mikroorganisme yg digunakan dlm produksi PST :– Algae : Spirulisme maxima, – Bakteri : Methylophilus methylotrophus – Khamir : Candida utilis– Jamur : Paecilomyces Varioti, Rhizopus sp., Aspergillus sp., Fusarium

Protein Sel Tunggal

PST dari alkana dng khamir Candida tropicalis, Candida oleophila dan Saccharomycopsis lipolytica.

Saat ini khamir/jamur (Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis dan Kuyveromyces fragilis) lebih banyak digunakan dlm produksi PST krn lebih menguntungkan :– Kandungan protein cukup tinggi (sekitar 40-80% dari berat kering),

kaya akan vitamin B serta mineral.– Kandungan asam nukleatnya lebih rendah dari bakteri.– Cara pembiakan khamir/jamur → sederhana.– Dpt diproduksi dng bermacam-macam bahan baku buangan dng pH

rendah– Mudah diperoleh hasil krn diperbanyak dlm bentuk fisik (filament, sel

tunggal) dan mudah dipisahkan dari medium tumbuhnya → sentrifugasi atau penyaringan.

Keuntungan menggunakanMikrobia

- Pertumbuhannya lebih cepat dibanding hewan/tumbuhan- Pemeliharaan tidak tergantung musim, lahan, pengairan, dsb.

Kondisi kultur mikrobiaUntuk PST

- Temperatur sesuai jenis mikrobia.- Sumber nitrogen : garam amonium/ nitrat- pH bervariasi sesuai jenis mikrobia

Kelemahan PST - Kandungan asam nukleat yg terlalu tinggi berbahaya bagi kesehatan.- Kadang mengandung senyawa toksik.

Substrat ProduksiPST

Limbah Industri

Hidrokarbon

n.alkana

alkana

Limbah Pertanian

Padat

Cair

Pati Metan

Metanol

CO2

Konsumsi PST perlu pertimbangan

1. Asam nukleat yg sangat tinggi dpt membahayakan kesehatan.

2. Kemungkinan PST mengandung senyawa toksik atau karsinogenik dan memproduksi toksin.

3. Saluran pencernaan manusia lambat utk mencerna sel mikroba.

4. Tingkat kemurniannya hrs tinggi sehingga biaya produksinya cukup besar.

Penurunan Penurunan Toksisitas PSTToksisitas PST

PenurunanAsam nukleat

Heat shockBovine pancreatic

ribonuclease

HidrolisaAsam/basa

Pengendapandgn asam

Vitamin

Mikrobia prototrof dpt mensintesa semua vitamin, koensim dan faktor tumbuh utk pertumbuhan dan metabolisme

Biosintesa B12 dihasilkan oleh bermacam-macam bakteri dan Streptomyces. Produksi vitamin B12 menggunakan Propionibacterium.

Riboflavin (Vitamin B2) dihasilkan oleh : Ashbya gossypii dan Eremothecium ashbyii.

Jenis vitamin Jenis Mikrobia

Medium Kondisi fermentasi

Ekstraksi

Karoten (prekusor vitamin A)

Riboflavin

L-sorbosa (dlm sintesa vitamin C)

5-ketoasam glukolat (dlm sintesa vitamin C)

Blakeslea trispora

Ashbya gassypii

Gluconobacter oxidans Sub spesiesSuboxidans

Gluconobacter oxidans Sub spesiesSuboxidans

Molase, minyak kedelai, β-ionon, Thianin

Glukosa, kolagen, minyak kedelai, glisin

D-sorbitol, 30% rendaman jagung

Glukosa, CaCO3,

air rendaman jagung

72 jam 300C, aerob

6 hari360C, aerob

45 jam 300C, aerob

33 jam 300C, aerob

Solven

Dipanaskan 1200C + reagen utk pengendapan

Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccum

Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccum

EnzimProduk metabolit yg bersifat primer dan sekunder adalah enzim.

Enzim dihasilkan oleh mikrobia dlm industri fermentasi berupa exoenzim dan endoenzim.

Enzim dpt digunakan sbg komponen pengempuk daging, komponen pembuatan detergen, utk kebersihan, pembuatan sirup dll.

Strain Bacillus dan Aspergillus menghasilkan beberapa enzim yaitu– α-amilase hidrolisis ikatan α-1,4 glukosidik, berfungsi memecah pati menjadi dextrin

dan maltosa– Amyloglikosidase langsung menghasilkan glukosa dari pati.– maltase menghidrolisa maltosa menjadi glukosa.

Amilase yg dihasilkan oleh Aspergillus niger dan A. oryzae digunakan utk hidrolisa pati menjadi gula

Protease dihasilkan oleh Bacillus subtilis dan Bacillus licheniformis atau A. niger dan A. oryzae.

Protease alkalin toleransi pd pH basa dan aktif dng adanya sodium perborate dan sodium alkylbenzen sulphonat. Prolease alkalin dihasilkan oleh Bacillus dan Streptomyces.

Enzim Jenis jamur Benang

Inducer Produk(international unit)

Selulase

Dextranase

Invertase

Trichoderma viride

Penicellium funiculosum

Aureobasidium pullulans

SeluloseSelobioseSelobiose diplamitat

DekstranIsomaltosaIsomaltosa dipalmiat

SukrosaSukrosa monopalmiat

22,50,24,8

10802

1098

1,3108

Fermentasi Metabolit SekunderFermentasi Metabolit Sekunder

Antibiotik

Biopestisida Mikotoksin

Pigmen

Alkaloid

Enzim

Antibiotik : Basitrasin AntibiotikAntibiotik : produk metabolit sekunder yg : produk metabolit sekunder yg dpt menghambat proses pertumbuhandpt menghambat proses pertumbuhan organisme lain, khususnya mikroba yg parasit pd tubuh manusia atau hewanorganisme lain, khususnya mikroba yg parasit pd tubuh manusia atau hewan. . WWalaupun digunakan dlm konsentrasi rendah,alaupun digunakan dlm konsentrasi rendah, dpt menyembuhkan berbagai penyakit dpt menyembuhkan berbagai penyakit krn infeksi kuman.krn infeksi kuman.Antibiotik dihasilkan oleh Antibiotik dihasilkan oleh bakteri, aktinomycetes dan fungi.bakteri, aktinomycetes dan fungi.Antibiotik berpengaruh pd sejumlah kecil organisme dan lebih banyak diproduksi sbg Antibiotik berpengaruh pd sejumlah kecil organisme dan lebih banyak diproduksi sbg agen kemoterapiagen kemoterapi, namun ada , namun ada fungsi lainfungsi lain yaitu : yaitu :– AntitumorAntitumor sbg agen sitostatik sbg agen sitostatik– Patologi tanamanPatologi tanaman lebih efektif daripada bahan kimia sintetik lebih efektif daripada bahan kimia sintetik– Pengawet makananPengawet makanan pimaricin (antifungi), nisin (anti clostridia), tylosin (spora pimaricin (antifungi), nisin (anti clostridia), tylosin (spora

Bacillus)Bacillus)– Biokimia dan biologi molekulerBiokimia dan biologi molekuler sebagai selektif inhibitor sebagai selektif inhibitor mengetahui mengetahui

fungsi sel, seperti replikasi DNA, transkripsi, translasi dll.fungsi sel, seperti replikasi DNA, transkripsi, translasi dll.BacitracinBacitracin antibiotik peptida yg paling antibiotik peptida yg paling penting nilai ekonominyapenting nilai ekonominya krn digunakan krn digunakan sbg promoter pertumbuhan dlm makanan hewan.sbg promoter pertumbuhan dlm makanan hewan.Kerja Bacitracin Kerja Bacitracin memasuki dinding sel bakteri sampai terjadi biosintesis memasuki dinding sel bakteri sampai terjadi biosintesis peptidoglikan shg peptidoglikan shg menghambat proses phosphorilasi.menghambat proses phosphorilasi.

Sumber C: laktosa, dllSumber N: sodium nitratMineral: MgSO4.7 H2OPrekursor: asam fenil asetat

ANTIBIOTIKANTIBIOTIK PENISILINDihasilkan oleh

P. NotatumP. Chrysogenum

Cara ProduksiKultur TenggelamKultur Permukaan

Faktor Penting

Bahan Dasar Kondisi FermentasiKondisi Fermentasi

Suhu: 24oC, pH : 5 – 5,75Aerasi : 400 Cu/mntOktadekanal 3%Antifolem tributil sitrat

PENISILIN

Biopestisida senyawa yg berdaya insektisida dan dihasilkan oleh mikrobia (Bacillus thuringiensis bersifat patogen terhadap larva lepidoptera, Bacillus popilliae patogen terhadap larva lebah).

Alkaloid senyawa yg diproduksi mikrobia dan berperanan sbg herbisida (Cloviceps purpurea dan C. pospali utk membunuh rumput Pospalum).

Di Jepang ditemukan metabolit sekunder baru yg dihasilkan oleh Streptomyces dan mempunyai daya insektisida

Fungi tingkat tinggi di Jepang digunakan utk pengendalian lalat asam tricolomat yg dihasilkan oleh Tricholoma muscarium dan asam ibotenat dari Amania muscaria

Bakteri yg berperanan sebagai pengendali hama :– Bacillus thuringiensis : sporanya bersifat patogen thd larva Lipidoptera– Bacillus popilliae : sporanya bersifat patogen thd lebah (Popillia japanica).

Nematoda berperanan sebagai vektor serangga patogen, kadang digunakan utk pengendalian hama simbiose antara Achromobacter nematophilus dan Neoplectana carpocapsae

Pestisida dari fungi spesies fungi yg paling baik yaitu Beauveria bassiana mematikan penyakit pd ulat sutera (Bombyx mori).

Biopestisida

BiopestisidaBiopestisida

Mikrobia penghasil

Bakteri Jamur Khamir

Insektisida

Vektor SeranggaPatogen

Bakteri PengendaliHama

B. ThuringiensisB. popilliae

BAKTERIStreptomyces factum =>PactomycinStreptomyces mabaraence =>PericidinsMetharrhizium anisapliae =>Destrixin

FUNGITricoloma muscarium =>as. TricholomatAmania muscaria => as. IbotenatA. ochraccus => aspachracinB. versicolor => versimide

Jenis mikrobia Produk Toksisitas terhadapmanusia

Streptomyces factumStreptomyces mabaraenceMetarrhizium anisapliaeAspergillus ochraccusAspergillus versicolor

PactomycinPiericidins A dan BDextrixin A dan BAspachracinVersimide

TinggiTinggiTinggi

Rendah-

Insektisida yg dihasilkan mikrobia