Mikrobiologi industri merupakan usaha memanfaatkan mikroba sebagai komponen untuk industri atau mengikut sertakan mikrobia dalam proses.

Dilihat dari sudut perindustrian MO pabrik zat Kimia, yg mampu melakukan perubahan yg dikehendaki.

MO merubah bahan mentah & beberapa komponen dari medium tempat tumbuhnya dan dapat dianggap sebagai substrat mengubah bahan mentah menjadi produk baru.

1. Organisme harus dapat menghasilkan produk yg dikehendaki dalam jumlah yg cukup banyak, & mempunyai sifat-sifat yg stabil mampu tumbuh pesat & hebat serta tidak patogenik.

2. Medium termasuk substrat yg digunakan oleh organisme untuk membuat produk baru, murah, dan tersedia dalam jumlah yng banyak.

3. Hasil Fermentasi industri dilakukan oleh tangki-tangki yg besar kapasitasnya dan dapat mencapai 200.000 lt

1. Minuman beralkohol2. Makanan Tambahan3. Bahan Kimia Farmasi4. Bahan Hayati (Vaksin

dan Antiserum)5. Bahan Kimia Industri

1. Acetobacter aceti, berperan dlm produksi asam asetat, yang mengoksidasi alkohol sehingga menjadi asam asetat.

2. Acetobacter xylinum, mampu mensintesis selulosa dari gula yg dikonsumsi

3. Bacillius sp., awalnya sebagai penghasil enzim amilase dan kemudian berkembang untuk bioinsektisida

4. Bividobacterium sp., bersifat anaerob dan digunakan sebagai mikrobia probiotik

5. Lactobacillus sp., yang berperan dalam produksi as. Laktat dan fermentasi pangan probiotik.

1. Saccharomyces cerevisiae, yang populer dalam pengolahan pangan. Telah banyak digunakan untuk produksi bir dan wine, juga digunakan sebagai pengembang roti (ragi roti).

2. Saccharomyes roxxi, khamir yang digunakan dalam pembuatan kecap dan berkontribusi dalam pembentukan aroma kecap

1. Aspergillus niger, digunakan dalam pembuatan asam sitrat.

2. Rhizopus oryzae, kapang penting dalam pembuatan tempe.

3. Monascus purpureus, penghasil warna alami ebagai pewarna makanan

4. Neurospora sitophila, merupakan sumber beta karoten, berperan dalam pembuatan oncom

5. Penicillium sp., dikenal kemampuannya dalam menghasilkan antibiotika

2. Sumber Mikroorganisme Industri Fermentasi

1. Diisolasi dari alam (tanah, air, tanaman, dll)2. Koleksi kultur Kultur siap dipakai

Dikelola oleh badan penelitian fermentasi/swasta

Hasilnya merupakan hasil isolasi secara terus- menerus

Ciri-Ciri Strain Mikroorganisme Unggul :

1. Strain unggul2. Secara genetik, strain stabil3. Strain dapat memproduksi sel vegetatif, spora atau unit-unit reproduksi lainnya4. Strain mampu tumbuh dg cepat dan kuat saat diinokulasi5. Strain dapat menghasilkan produk yg diinginkan dalam jangka waktu yg pendek dan tidak menghasilkan produk lain yg beracun6. Strain mampu melindungi diri dari kontaminasi 7. Strain mampu disimpan dalam jangka waktu lama8. Strain dapat menerima perubahan oleh bahan-bahan mutagenik lainnya.

1. Kriteria Mikroorganisme Industri Fermentasi

Kriteria mikroba untuk industri yang baik untuk diisolasi: Nutrisi yang dibutuhkan murah dan mudah

diperoleh Suhu optimum dibawah 40oC Proses: tidak memerlukan alat yang sukar

dikendalikan Mikroba stabil Produktivitas cukup tinggi Mudah memisahkan produk dari kultur

Koleksi kultur Negara

National Collection of Type Cultures(NCTC) Inggris

National Collection of Industrial and Marine Bacteria Ltd. (NCIB, NCMB) Inggris

National Collection of Yeast Cultures (NCYC) Inggris

Collection of International Mycological Institute (IMI) Inggris

American Type Culture Collection (ATCC) Amerika

Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkulturen (DSM) Jerman

Centraalbureau voor Schimmelcultures (CBS) Belanda

Czechoslovak Collection of Microorganisms (CCM) Rep. Ceko

Collection Nationale de Cultures de Microorganisms (CNCM) Perancis

Japan Collection of Microorganisms Jepang

Culture Collection of the Institute for Fermentation (IFO) Jepang

Metoda isolasi: Menggunakan seleksi terhadap karakteristik tertentu

pengayaan mempermudah proses isolasi Tidak menggunakan seleksi terhadap karakteristik

tertentu Isolasi secara acak dilakukan penapisan Medium isolasi : memungkinkan ekspresi maksimum dari materi genetik isolat-isolat tersebut

Prosedur isolasi tergantung pada: Jenis mikroba yang akan diisolasi Biaya yang tersedia Waktu

Beberapa metode isolasi dengan pengayaan

1. Metode kimiaManipulasi nutrien secara selektif untuk: meningkatkan pertumbuhan

organisme tertentu menghambat anggota populasi

alami (senyawa toksik)

2. Metode fisika Manipulasi kondisi lingkungan

seperti suhu, pH, dll.

3. Metode biologis

Memanfaatkan sifat organisme spt spesifisitas inang, patogenisitas thd hewan / tanaman, motilitas, ukuran, dll mikroba berflagel dan non motil agar semi solid gliding bacteria tumbuh cepat pd permukaan

agarAgen pengaya Mikroba yang diseleksi

“Guinea pig spleen” Legionella

Darah tikus Streptococcus pneumoniae

Tanaman tomat Pseudomonas solanacearum

Jeruk Phytophthora sp.

Mengumpan dengan keratin (rambut, bulu)

Dermatophytes

4. Senyawa toksik Digunakan dalam media pengaya untuk menghambat organisme yang tidak diinginkan dan menyeleksi organisme target

Senyawa toksik selektif

Indikator

Kristal violet Menghambat bakteri gram (+)

Brilliant green Mengisolasi koliform

Menghambat B. substilis (1:4.000.000) dan E. coli (1:30.000)

Bile Menyeleksi bakteri enterik

Selenit Mengisolasi Salmonella dan menghambat koliform

Telurit Menghambat bakteri gram (-)

Mengisolasi corynebacteria dan streptococci

7,5% NaCl Mengisolasi Staphylococcus aureus

Penisilin/Streptomisin Menghambat bakteri pada saat isolasi fungi / mycoplasma

Aktidion Menghambat fungi

Metode isolasi tanpa seleksi thd karakteristik tertentu

Produk yang dihasilkan mikroba tidak memberikan sifat selektif untuk kepentingan isolasiMikroba diisolasi secara acakDikembangkan teknik untuk memisahkan secara cepat isolat-isolat yang memiliki karakteristik tertentuMedium untuk isolasi : memungkinkan ekspresi maksimal dari materi genetik isolat-isolat tersebut media overproduksi

Panduan merancang media “overproduction”Memakai sejumlah media dengan berbagai faktor pembatas pertumbuhan (misal C,N,P,O)Untuk tiap media dengan nutrien yang terbatas, digunakan bermacam bentuk nutrien yang menyokong pertumbuhanMenggunakan nutrien pembatas pertumbuhan dalam bentuk polimer / kompleksTidak menggunakan sumber C dan N yang dapat menyebabkan represi katabolitMemiliki kofaktorMenggunakan buffer

Pemisahan mikroba penghasil antibiotikDeteksi adanya senyawa antimikroba : agar yang mengandung mikroba uji penghambatan m.o ujiPemahaman biosintesis dinding sel dan mekanisme kerja antibiotik penisilin: inhibisi transpeptidase enzym inhibitor assaysPenapisan seny. penghambat -laktamase yang dpt digabung dg ampicilin kombinasi agen terapeutik Deteksi senyawa yg memiliki aktivitas farmakologis dengan receptor-ligand binding assay seny. penghambat enzim kunci atau sisi reseptorPerkembangan biologi molekuler, genetik, imunologi: reporter gene assay, molecular probe, ELISA, dll

Pemisahan mikroba penghasil faktor pertumbuhanContoh faktor pertumbuhan : asam amino, nukleotidaDeteksi : stimulasi pertumbuhan bakteri auksotrof oleh isolat

Pemisahan mikroba penghasil polisakarida Isolasi dari limbah yang banyak mengandung polisakaridaIsolat diitumbuhkan pada media yang sesuai

Strategi untuk memperoleh mikrooranisme yang sesuai dalam industri adalah memperolehnya dari lingkungan.

Isolat yang diperoleh kemudian dimurnikan dan ditumbuhkan pada medium padat. Sebagai kultur sediaan biasanya digunakan medium miring

Isolasi meliputi mendapatkan, memurnikan, identifikasi dan pengujian produksi

Perbaikan strain dilakukan untuk memperoleh mikrobia yang :

1. Stabil secara genetik2. Efisien dalam produksi3. Tidak membutuhkan faktor tumbuh4. Dapat menggunakan berbagai sumber

karbon yang ekonomis5. Dapat dilakukan rekayasa genetik6. Aman, tidak patogen7. Cepat dan mudah dipanen

1. Ekstrak Tanah Agaragar lunak (3g/L) yang mengandung ekstrak tanah (1kg tanah subur dalam 2L air dan disterilkan selama 1 jam pada suhu 130°C kemudian disaring). Inokulasi secara tusuk pd bagian tengah, setelah tumbuh disimpan pada suhu 4°C.

2. Agar Miring dengan ParafinKultur ditumbuhkan pada agar miring yang mengandung pepton. Setelah tumbuh ditutup dengan parafin steril untuk mencegah penguapan dan membatasi penggunaan oksigen

3. Deep FreezingSuhu Pendingin (°C)

% sel setelah 24 jam

% sel setelah 15 hari

-7 49 2

-30 52 41

4. Liofilisasipada cara ini sel-sel mikrobia disuspensikan pada medium pembawa (suspending medium) untuk melindungin sel. Hasil liofilisasi berupa tepung yang terdiri atsa sel mikrobia yang bersifat liofilik.

5. Kultur Tanahcara ini digunakan untuk mikrobia pembentuk spora (penicillium, aspergillus, bacillus dan streptomyces. Suspensi spora pertama diperoleh dengan menggunakan medium khusus.