1. Teknologi fermentasi : Upaya manusia utk mencapai kondisi optimal agar proses fermentasi dpt memperoleh hasil yg maksimal serta sesuai dg target yg direncanakan secara kualitatif /pun kuantitatif2. Proses fermentasi : Proses pemecahan karbohidrat & asam amino secara anaerob & aerob3. Tahapan pemecahan karbohidrat Tahap I Polisakarida heksosa pentose Tahap II Glikolisis (Meyerhof embden)

Pemecahan heksosa as. piruvat4. NAD : Nikotinamida adenina dinukleotida, disingkat NAD+, adlh koenzim yg ditemukan di semua sel hidup. Dlm metabolisme, NAD+ terlibat dlm reaksi redoks, dg membawa elektron dr satu reaksi ke reaksi lainnya. Koenzim ini oleh karenanya ditemukan dlm 2 bentuk yg berbeda: NAD+ sbg oksidator, & NADH sbg reduktor. NAD+ menerima elektron dr molekul lain & mjd tereduksi (NADH), & begitu pula sebaliknya. Reaksi transfer elektron ini mrpkan slh 1 fungsi NAD+5. Pertimbangan2 dlm menentukan formulasi medium : Formulasi medium penting utk : Perncanaan penelitian laboratorium Pengembangan skala pilot plan Proses industry fermentasi Komponen medium hrslah memenuhi kbthan elemen dsr utk pembentukan biomassa & produk fermentasi serta dpt menyediakan energi yg ckp utk biosintesis & pmlharaan sel6. Sterilisasi medium diperlukan karna medium mungkin mengandung sel vegetative & spora dr komponen medium, & air yg digunakan tdk bersih7. Tahapan umum proses fermentasi : Media fermentasi Penyiapan starter/kultur :a. Regenerasi starter/kultur dr agar miring :kultur segar tercapai pertumbuhan optimumb. Kultur /starter pd media cair : Tujuan : utk mengadakan adaptasi kultur/starter dg medium yg digunakan Jumlah inoculum 10% dr volume fermentasi Sterilisasi :Tujuan : mematikan m.o pencemar / yg tdk dikehendaki shg proses fermentasi berjalan sempurna Pemanenan/pemurnian hasil8. Kriteria Strain M.o Unggul : Strain unggul Secara ginetik, strain stabil Strain dpt memproduksi sel vegetative, spora / unit2 reproduksi lainnya Strain mampu tumbuh dg cepat & kuat saat diinokulasi Strain mampu melindungi diri dr kontaminasi Strain mampu disimpan dlm jangka waktu lama Strain dpt mnrima perbahan oleh bhan2 mutagenik lainnya Strain dpt menghasilkan produk yg diinginkan dlm jangka waktu yg pendek & tidak menghasilkan produk lain yg beracun9. Tipe fermentor : Fermentor Batch; Fermentor Teraduk Kontinue; Fermentor Turbular; Fermentor Tercair Berbutiran.10. Bahan utama fermentasi : M.o, Medium/substrat, Enzim, Fermentor/bioreaktor11. Sumber M.o Industri Fermentasi : Diisolasi dr alam Koleksi kultur :*Kultur siap pakai*Dikelola oleh ba& penelitian swasta*Hasilnya merupakan hasil isolasi scra terus menerus12. Pemeliharaan & Pelesterian Kultur : Tujuan : Mencegah terjadinya perubahan genetik akibat seleksi & mutasi alam; Mencegah kontaminasi; Mempertahankan viabilitas sel Cara2 penyimpanan kultur :1. Penyimpanan pd suhu rendah Penyimpanan pd agar miring Penyimpanan spora dlm air Penyimpanan dg nitrogen cair2. Penyimpanan dlm bntuk kering Kultur tanah Lyophilisasi Prinsip Lyophilisasi1. Penurunan suhu di bwh titik beku utk menurunkan aktivitas enzim2. Penghilangan air sel dg cara pengeringan vakum utk menghambat metabolisme Cara Lyophilisasi1. Sel2 dlm fase stasioner dibuat suspense dlm medium pelindung2. Bbrpa tetes suspensi dimasukkan kedlm ampulbekukanvakum sampai sublimasi selesai3. Ampul dittup & disimpan dlm refrigenerator Pelestarian kultur

13. Fermentor (bioreactor): Suatu reaktor yg digunakan untutk reaksi biologis dr suatu proses bioteknologi, baik menggunakan enzim larut, sel bebas dr m.o, tanaman maupun hewan /pun enzim/sel imobilisasi14. Fungsi dr fermentor : Memberikan lingk. tetap bg optomasi pertumbuhan m.o & aktivitas metabolism dlm menghasilkan suatu produk yg diinginkan; & Mencegah kontaminasi produksi dr lingk. pd kultur sambil mencegah pelepasan kultur ke kultur lingk.15. Syarat bahan fermentor : bersfat tdk beracun; mampu menahan tknan uap; than thd korosi kimia & elektrolit16. Jenis fermentor brdsrkan kapasitasnya : skla lab (1-2 L); skla pilot plan (100-1000 L); skla inds. (>1000 L)17. Penggandaan Skala Fermentasi Pengertian : suatu proses peralihan dr suatu keg. produksi skla lab ke skla inds. Tahapan Pelaksanaan : skla lab; skla pilot plan; inds. Fungsi penggandaan skla slm pengembangan mikrobiologik : Utk menerapkan penemuan proses2 baru kedlm skla inds, & utk mmperbaiki kultur m.o yg tersedia dg mengembangkan strain2 yg lbh baik; medium yg lbh efisien & peralatan yg lbh smpurna18. 3 kelompok proses pengawetan anti microbial thd pangan: Proses pengawetan yg bersifat membunuh m.o Proses pengawetan yg brsifat menghambat/memperlambat pertumbuhan mikroorganisme Proses pengawetan yg mencegah msuknya m.o kedlam bahan pangan19. Tujuan & cara2 pengawetan dg pasteurisasi Tujuan : utk membunuh semua m.o pathogen; mengurangi jmlah m.o penyebab kerusakan mkanan

Suhu pasteurisasi membunuh m.o : khamir, kapang, bakteri gram negative, sel vegetative bakteri gram positif20. Skema sederhana bioreactor

21. Pemanfaatan alga dalam dunia industry Peran menguntungkan alga Berperan dlm teknologi bioproses, msl dlm pembuatan bahan bakar alternatif, obat, makanan, minuman Bersimbiosa dg mikroorganisma lain membantu proses degradasi zat organik : contoh : Unit kolam stabilisasi Dpt digunakan utk membantu analisis mengenai kualitas air indeks kualitas air 22. Biogas dg bntuan bkteri anaerob Biogas adlh gas mudah terbakar (flammable) yg dihasilkan dr proses penguraian bahan2 organik oleh m.o pd kondisi yg relatif kurang oksigen (anaerob). Sumber bahan baku utk menghasilkan biogas yg utama adlh kotoran ternak, dpt juga berasal dr sampah organic Teknologi Digester merupakan tempat reaksi fermentasi anaerob limbah organik mjd biogas . Di dlm digester biogas terdapat 2 jenis bakteri yg sgt berperan yaitu bakteri asidogenik & bakteri metanogenik. Bakteri2 inilah yg merubah bahan organik mjd gas metan & gas lainnya dlm siklus hidupnya. Bakteri dlm proses produksi biogas : bakteri anaerob (mesofilik; thermofilik; psikrofilik) Faktor yg mempengaruhi pembuatan biogas : Suhu; Nutrisi & penghambat bg bakteri anaerob; Lama proses pencernaan; Derajat keasaman; Kandungan nitrogen & rasio karbon nitrogen; Total solid content; Volatile solid; pengadukan bhan organic; Tekanan; Penjernihan biogas

Skema pembentukan Biogas

Tahap I HidrolisisHidrolisa substrat utama spt karbohidrat, lemak, & protein dlm limbah ternak mjd senyawa2 sederhana, spt asam asetat, alkohol, CO2, NH3, & sulfida. Bakteri yg berperan Clostridium acteinum, Bacteriodes ruminicola, Bifidobacterium sp, Eschericia sp, Enterobacter sp, & Desulfobio sp. (C6H10O5)n + nH2On(C6H12O6) Selulosa GlukosaTahap 2 Acidogenesis-AsetogenesisBakteri mengoksidasi asam berantai karbon pjg, spt asetat & alkohol yg dilakukan oleh Lactobacillus sp, Streptococcus sp.(C6H12O6)n + nH2OCH3CHOHCOOH Glukosa Asam Laktat CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2 Asam Butirat CH3CH2OH + CO2 EtanolTahap 3 MetanogenesisBakteri methanogenik menggunakan H2, CO2, & asetat utk pertumbuhannya, serta memproduksi CH4 & CO2. Urea yg berasal dr protein dihidrolisa oleh bakteri mjd gas metan (CH4) & NH4+. Asam asetat serta asam propionat dr lemak difermentasi mjd gas metan & CO2. CO2 yg dihasilkan direduksi mjd CH4 & H2O. Bakteri yg berperan pd tahap ini adlh Methanobacterium melianskii, Methanococcus sp, & Methanosarcina sp. 70% metan dihasilkan dr asam asetat, 15% dr H2 & CO2, 15% lagi dr reduksi methanol4H2 + CO22H2O + CH4CH3CH2OH + CO2CH3COOH + CH4CH3COOH + CO2CO2 + CH4CH3CH2CH2COOH + 2H2 + CO2CH3COOH + CH4 Metan23. Pemanfaatan kapang dlm Industri Kapang dlm pmbuatan bhan mkanana) Rhizopus Oligospora (tempe & oncom hitam)b) Rhizopus Oryzae (digunakan dlm pembuatan tempe)c) Neurospora sitophia (pembuatan oncom merah)d) Aspergillus Oryzae (pembuatan kecap & tauco)e) Penicililium roqueforti (Keju biru)f) P. camemberti (keju camembert) Kecap : JamurAspergilluswentii / Aspergillus oryzae Pemanfaatan kapang di Inds. non pangan Asam sitrat dignkan dlm obat2an (transfusi darah), jg dignkan dlm inds. tinta & cat. Dlm hal ini jnis kapang yg berpran pnting adlh Asperigillus neger & A.wentii. Asam glukonat produk yg dimanfaatkan dlm bidang farmasi fotografi & tekstil. Jenis kapang yg digunakan dlm memproduksi asam glukonat adlh A.Niger. Skema proses pembuatan kecap

Pembuatan Kecap secara singkat Kedelai dibrsihkan & direndam dlm air pd suhu kmr slma 12 jam, kmdian dirbus slma 4-5 jam smpai lunak. Stlh direbus, kedelai ditiriskan & didinginkan di atas tampah. Tampah tsbt ditutup dg lembaran karung goni, karung terigu, / lembaran plastik. Krn trus berulang kali dipakai, bhan yg digunakan sbg penutup ini biasanya mengandung spora, shg berfungsi sbg inokulum. Spora kapang Aspergillus wentii akan bergerminasi & tumbuh pd substrat kedelai dlm waktu 3 sampai 12 hari pd suhu kamar. Kapang & miselium yg terbentuk akibat fermentasi inilah yg dinamakan koji. Selanjutnya, koji diremas-remas, dijemur, & kulitnya dibuang. Koji dimasukkan ke dlm wadah dr tanah, tong kayu, / tong plastik yg berisi larutan garam 20-30 % Campuran antara kedelai yg tlh mengalami fermentasi kapang (koji) dg larutan garam inilah yg dinamakan moromi.Fermentasi moromi dilanjutkan slma 14-120 hari pd suhu kamar.Setlh itu, cairan moromi dimasak & kemudian disaring. Utk membuat kecap manis, ke dlm filtrat ditambahkan gula merah & bumbu2 lainnya, diaduk sampai rata & dimasak slma 4-5 jam. Utk membuat kecap asin, sedikit gula merah ditmbahkan ke dlm filtrat,diaduk,& dimasak slma 1 jam. Kecap yg tlh masak, selanjutnya disaring dg alat separator utk memisahkan kecap dr berbagai kotoran, kemudian didinginkan. Langkah akhir pembuatan kecap adlh memasukkannya ke dalam botol gelas, botol plastik, atau botol pet. Secara tradisional, kecap dibuat dg proses fermentasi, yaitu menggunakan jasa m.o kapang, khamir, & bakteri utk mengubah senyawa makromolekul kompleks yg ada dlm kedelai (seperti protein, lemak, & karbohidrat) mjd senyawa yg lebih sederhana, seperti peptida, asam amino, asam lemak & monosakarida. Adanya proses fermentasi tsb menjadikan zat2 gizi dlm kecap mjd lbh mdh dicerna, diserap, & dimanfaatkan oleh tubuh. Tempe 4 jenis kapang dr genus Rhizopus, antara lain : Rhyzopus oligosporusb, Rhyzopus stoloniferc, Rhyzopus arrhizusd, Rhyzopus oryzae. Miselium dr kapang tsb akan mengikat keping2 biji kedelai & memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tsb menyebabkan terjdinya perubahan kimia pada protein, lemak, & karbohidrat. Perubahan tsb meningkatkan kadar protein tempe sampai 9x lipat. Keju Biru Danablu : Penicililium roqueforti Keju Camember P. camemberti Amilase digunakan dlm detergen & inds pembuatan bir Tipe amilase : -amilase utk mengubah pati mjd maltose & dekstrin, glukamilase yg mengubah pati mjd glukosa Produksi amylase mnggunakan fungi Aspergillus sp. Aspergillus oryzae utk memproduksi amylase dr gandum pd kultur stasioner Baciillus subtilis & Bacillus diasratious utk memproduksi amylase bakteri Bahan penutup pd proses pembuatan kecap gunanya utk mnjga medium agar tdk dimasuki oleh udara sbg t4 berkumpulnya spora shg penutup jg dpt berfungsi sbg inoculum24. Sterilisasi yg digunakan dlm pengawetan bhn makanan, yaitu25. Proses / zat yg digunakan utk mengawetkan produk sosis siap makan, yaitu26. Reaksi aerob & anaerob Oksigen dibutuhkan oleh mikroorganisme sebagai : akseptor elektron dalam sistem transportasi elektron untuk menghasilkan energy diperlukan untuk suatu reaksi enzimatik tertentu. Strik/obligat aerobmemerlukan kehadiran O2 bebas di lingkungannya yg bfungsi sbg terminal elektron akseptor. Strik/obligat anaerobpertumbuhan m.o ini berlangsung tanpa kehadiran O2 di lingkungan sekitarnya (tidak dapat hidup bila ada oksigen). Fakultatif anaerobJasad renik yg tergolong anaerob fakultatif dpt tumbuh tanpa atau dg adanya oksigen Mikroaerofilikmemerlukan O2 dlm konsentrasi rendah, dibawah 15 %. Lazimnya tumbuh dalam konsentrasi O2 antara 5-15%. Persamaan umum proses anaerobM.O anaerobBjhn Organiksel baru+energi uyk sel+CH4+ CO2+gas lain(H2, H2S, N2) Perbandingan umum Aerobik : proses lbh cpat; memerlukan energy lbh; biaya OM lbh tnggi; produksi lumpur tinggi Anaerobik : proses lbh lmbat; kbtuhan energy sdkit; biaya investasi tnggi, biaya OM rndah; produksi lumpur relatf rndah; produksi energy (by product) Tipe proses pengolahan biologi Aerobik : pertmbuhan tersuspensi (lumpur aktif, laguna teraerasi); pertumbuhan terlekat (trickling filter, RBC) Anaerobik : prtmbuhan tersuspensi (UASB, Laguna anaerobic); prtmbuhan terlekat (filter anaerobic)

27. Pemanfaatan bakteri aerob dlm pengolahan lmbah cair Pengolahan lmbah scra biologis : pengolahan air limbah dg memanfaatkan m.o/ bakteri utk mendegradasi polutan organic Komponen proses : Polutan organik sbg sumber makanan bg bakteri terukur sbg parameter BOD, COD; Bakteri/mikroba berfungsi sbg pengurai/ pengkonsumsi Penentuan penggunaan unit pengolah biologis ditentukan oleh beberapa faktor, diantaranya : Kontinuitas feeding Pengadukan Penambahan nutrient Adaptasi m.o Pengendalian temperatur dan pH Jenis pengolahan biologis yg digunakan bgntung pd : Variasi aliranBiaya operasi & pemeliharaan Volume limbahKonsentrasi air limbah Jenis air limbah yg akan diolah Derajat pengolahan yg dikehendaki Prinsip pengolahan limbah scr biologis

Jenis pengolahan : Brdsrkn kbtuhan O2 : proses aerobic, anoxic, & anaerobic Berdasarkan pola prtumbuhan mikroba : sistem dg pola prtmbuhan tersuspensi; sistem dg pola prtmbuhan terlekat Lumpur aktif (activated sludge) : ekosistem yg komplek yg trdiri dr bakteri, protozoa, virus & organisme2 lain Proses pennurunan Organik Karbon (BOD) : Pengolahan lmpur aktif adlh sistem pengolahan dg mgunakan bakteri aerobik yg dibiakkan dlm tangki aerasi yg bertujuan utk menurunkan organik karbon/organik nitrogen. Dlm hal menurunkan organik, bakteri yg brpran adlh heterotrophic. Caulobacter : bakteri bertangkai yg umumnya ditemukan dalam air yang miskin bahan organik, dapat diisolasi dari kebanyakan pengolahan limbah, khususnya lumpur aktif Zoogloea : bakteri yg menghasilkan exopolysaccharide yg membentuk proyeksi khas spt jari tangan & ditemukan dlm air limbah & lingkungan yg kaya bahan organik Bakteri : unsur utama dlm flok lumpur aktif. Bakteri btanggungjwb thd oksidasi material organik & tranformasi nutrien, & bakteri menghasilkan polisakarida & material polimer yg mbntu flokulasi biomassa mikrobiologi. Flok lumpur aktif merupakan t4 bkumpulnya bakteri autotrofik spt bakteri nitrit (Nitrosomonas, Nitrobacter), yg dpt merbah amonia mjd nitrat & bakteri fototrofik spt bakteri ungu non sulfur (Rhodospilrillaceae), yg dpt dideteksi pd konsentrasi sktr 105sel/ml. Bakteri ungu & hijau ditemukan dlm jumlah yg sgt kecil. Bakteri fototrofik hnya sedikit berperan dlm penurunan nilai BOD dlm lumpur aktif

Sumber energi berasal dr oksidasi senyawa organik & sumber karbon adlh organik karbon. BOD & COD dipakai sbg ukuran/satuan yg menyatakan konsentrasi organik karbon, & selanjutnya dsbt sbg substrat. Reaksi oksidasi & sintesis sel sbb:bakteriCHONS+O2+nurtienCO2+NH3+C5H7NO2+hasil akhirbahan organik sel baru Sintesis/RespirasibakteriC5H7NO2 + 5 O25 CO2 + 2 H2O + NH3 + Energi113 1601 1.42Bahan organik dlm air buangan akan diuraikan oleh m.o mjd karbon dioksida, amonia & utk pembentukan sel baru serta hasil lain yg berupa lumpur (sludge). Bakteri jg perlu respirasi & melakukan sintesa utk kelangsungan hidupnya. Pada reaksi respirasi terlihat bahwa ultimate BOD untuk sel sebesar 1.42 kali konsentrasi sel. Proses aerobic

Aerobic process, Suspended Growth, Activated Sludge

Kultur m.o berguna utk dikembangkan

LESTARIKAN

*Menghasilkan antibiotik*Menghasilkan asam amino

inokulum

uap air

titik peng-ambilan contoh

pengontrolsuhu

Bafel

Pemasukan air dingin

Pengaduk(impeler)

uap air

saluran utk pemanasan

pengontrollaju airudara

keluar

filter udara

Pengontrol pH

tekanan

Saluran penghisap