BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini sangat

berkembang pesat terutama dalam bidang ilmu pengetahuan. Saat ini, ilmu

pengetahuan cenderung lebih mengarah ke jalur bioteknologi.

Bioteknologi dapat didefinisikan sebagai suatu teknik aplikasi dalam

pemanfaatan makhluk hidup berupa mikroorganisme atau agen biologi

lainnya untuk menghasilkan produk berupa barang atau jasa untuk

kelangsungan hidup manusia. Salah satu pemanfaatan mikroorganisme adalah

dengan memproduksi protein sel tunggal yang memiliki nilai ekonomis

tinggi.

Protein sel tunggal merupakan bahan makanan berkadar protein tinggi

yang berasal dari mikroba seperti ganggang, bakteri, ragi, kapang, dan jamur

tinggi yang ditumbuhkan dalam kultur berskala besar. Mikroorganisme yang

dibiakkan untuk protein sel tunggal biasanya digunakan sebagai sumber

protein untuk hewan atau pangan.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, penulis merumuskan

rumusan masalah sebagai berikut:

1. Apa yang dimaksud dengan protein sel tunggal?;

2. Bagaimana perkembangan protein sel tunggal sejak tahun 1900?;

3. Bagaimana produksi protein sel tunggal pada mikroba yang

berfotosintesis?;

4. Bagaimana produksi protein sel tunggal pada mikroba tanpa fotosintesis?;

dan

5. Bagaimana nilai ekonomi produksi protein sel tunggal dan dampaknya

untuk hari ke depan?.

1

2

C. Tujuan Makalah

Berdasarkan rumusan masalah di atas makalah ini disusun dengan

tujuan sebagai berikut:

1. untuk mengetahui pengertian protein sel tunggal;

2. untuk mengetahui perkembangan protein sel tunggal sejak tahun 1900;

3. untuk mengetahui produksi protein sel tunggal pada mikroba yang

berfotosintesis;

4. untuk mengetahui produksi protein sel tunggal pada mikroba tanpa

fotosintesis; dan

5. untuk mengetahui nilai ekonomi dan hari depan protei sel tunggal.

D. Kegunaan Makalah

Makalah ini disusun dengan harapan memberikan kegunaan baik

secara teoretis maupun secara praktis. Secara teoretis makalah ini berguna

sebagai pengembangan konsep tentang teknologi protein sel tunggal. Secara

praktis makalah ini diharapkan bermanfaat bagi:

1. penulis, sebagai wahana penambah pengetahuan dan konsep keilmuan

khususnya tentang konsep teknologi protein sel tunggal.

2. pembaca, sebagai media informasi tentang konsep teknologi protein sel

tunggal baik secara teoretis maupun secara praktis

3

BAB II

PEMBAHASAN

A. Tinjauan Pustaka

Menurut Tannembaum (1971:1) mengemukakan bahwa:

“Protein Sel Tunggal adalah istilah yang digunakan untuk protein kasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme bersel satu atau banyak yang sederhana, seperti bakteri, khamir, kapang, ganggang dan protozoa”.

Sedangkan menurut John H. Litchfield (1991:3) mengemukakan bahwa:

“Protein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi yang

berasal dari mikroba, seperti gangang, bakteri, ragi, kapang, dan jamur tinggi

yang ditumbuhkan dalam kultur skala besar”.

B. Pembahasan

1. Pengertian Protein Sel Tunggal

Protein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi

yang berasal dari mikroba, seperti gangang, bakteri, ragi, kapang, dan

jamur tinggi yang ditumbuhkan dalam kultur skala besar. Protein ini

dipakai untuk dikonsumsi oleh manusia atau hewan. Produksi itu juga

berisi bahan nutrisi lain, seperti karbohidrat, lemak, vitamin dan mineral.

Protein sel tunggal (PST) mempunyai kandungan protein yang

tinggi yaitu 44% sampai 65% dan berpotensi sebagai bahan pakan sumber

protein.

Teknologi modern untuk membuat protein sel tunggal berawal

pada tahun 1879 di Inggris, dengan diperkenalkannya adonan yang

dianginkan untuk membuat ragi roti (Saccharomyces cerevisiae). Sekitar

tahun 1900, di Amerika Serikat diperkenalkan alat untuk memisahkan sel

ragi roti dari adonan pembiakan.

Kemajuan ilmu pengetahuan dalam bidang fisiologi, nutrisi dan

genetika mikroba telah banyak memperbaiki metoda untuk menghasilkan

protein sel tunggal dari berbagai macam mikroba dan bahan mentah.

Contohnya, bakteri dengan kandungan protein yang tinggi sampai 72 %

atau lebih dan dapat dihasilkan secara terus menerus dengan menggunakan

4

metanol sebagai bahan mentah, dan mikrobanya berupa ragi yang

dibiakkan dalam media yang kadar selnya tinggi sekali, sehingga ini dapat

mengurangi biaya energi untuk pengeringan.

Mikroorganisme yang dibiakkan untuk protein sel tunggal dan

digunakan sebagai sumber protein untuk hewan atau pangan harus

mendapat perhatian secara khusus. Mikroorganisme yang cocok yaitu

memiliki sifat tidak menyebabkan penyakit terhadap tanaman, hewan, dan

manusia. Selain itu nilai gizinya harus baik, dapat digunakan sebagai

bahan pangan atau pakan, tidak mengandung bahan beracun serta biaya

produk yang dibutuhkan rendah. Mikroorganisme yang umum digunakan

sebagai protein sel tunggal, antara lain alga Chlorella, Spirulina, dan

Scenedesmus. Dari khamir contohnya Candida utilis dan dari kapang

berfilamen Fusarium gramineaum maupun dari bakteri.

Protein sel tunggal yang berasal dari kapang berfilamen disebut

mikroprotein. Di Amerika Serikat, mikroprotein telah diproduksi secara

komersial bernama quorn. Quorn dibuat dengan cara menanam kapang

ditempat peragian yang berukuran besar. Setelah membuang air dari

tempat peragian, makanan berharga yang tertinggal dicetak menjadi balok-

balok yang mudah dibawa.

Produksi protein sel tunggal sangat bergantung pada

perkembangbiakan skala besar dari mikroorganisme tertentu yang diikuti

dengan proses pendewasaan dan pengolahan menjadi bahan pangan. Ada

dua faktor pendukung pengembangbiakan mikroorganisme untuk protein

sel tunggal, yaitu:

a. laju pertumbuhan sangat cepat jika dibandingkan dengan sel tanaman

atau sel hewan dan waktu yang diperlukan untuk penggandaan relatif

singkat;

b. berbagai macam substrat yang digunakan bergantung pada jenis

mikroorganisme yang digunakan.

5

2. Perkembangan Protein Sel Tunggal Sejak Tahun 1900

Tabel 2.1. Perkembangan produksi protein sel tunggal sejak masa purba sampai tahun 1900

Periode Mikroba Perkembangan teknik

2500 Sebelum Masehi

Saccharomyces cerevisiae

Mengambil ragi untuk membuat roti dari permukaan adonan fermentasi

1781-2 S. cerevisiae Mengambil ragi untuk membuat minuman dengan kompresi (Inggris, Belanda, Jerman)

1860 S. cerevisiae Menganginkan bubur adunan ragi cara Wina (Austria)

1868 S. cerevisiae Pembuatan ragi dengan kompresi dikenalkan di AS (Fleischmann)

1879 S. cerevisiae Penganginan yang terus-menerus (Inggris)

1900 S. cerevisiae Pemisahan ragi dengan sentrifugasi (AS)

Tabel 2.2. Perkembangan produksi protein sel tunggal 1900-1945

Periode Mikroba Perkembangan teknik

1914-18 Saccharomyces cerevisiae

Menambah-nambah tetes, garam amonium (Jerman)

1918-19 Endomyces vernalis

Menghasilkan lemak dari cairan sulfit (Jerman)

1920 Aspergillus furnige

Ditumbuhkan pada jerami yang ditaburi garam N untuk pakan ternak (Jerman)

1936 S. cerevisiae Pemrosesan Heiskeoskjold dengan menggunakan cairan sulfit (Finlandia, Jerman)

1936 S. cerevisiae Pemrosesan Scholler-Tornesch untuk ragi pakan yang dibuat dari gula kayu (Jerman)

1941-5 Candida utilis

Geotrichum candidum (Oidium loctis)

Peroduksi ragi makanan dari cairan sulfit dan gula kayu (Jerman)Produksi lemak (Jerman)

6

Tabel 2.3. Perkembangan produksi protein sel tunggal: 1945-Kini

Periode Organisme Perkembangan teknik

1946-54 Candida utilis Pembuatan ragi terus-menerus dari cairan sulfit-fermentor Waldhof (AS)

1948-53 Chlorella sp. Produksi ganggang dalam sistem sirkulasi terbuka (Jepang)

1959 Saccharomyces cerevisiae

Produksi ragi roti terus-menerus untuk skala komersial (Inggris)

1954-63 Morchella sp. Kultur terbenam mycelium jamur (Amerika Serikat)

1958-64 Kluyveromyces fragilis

Pembuatan ragi fragilis dari air didih keju (Amerika Serikat)

1959-72 C. lipolytica Ragi makanan dari hidrokarbon, n-parafin, minyak, gas, fermentor berudara (Inggris, Prancis, Jepang, Uni Sovyet)

1963-74 C. tropicalis Jamur dari cairan sulfit bekas, proses Pekilo (Finlandia)

1970-74 C. utilis Ragi makanan dari etanol (AS)1971-5 K. fragilis Produksi ragi fragilis terus-menerus

dan/atau etanol dari air didih keju1979-80 Metinylophilus

methylotrophusProduksi terus-menerus protein sel tunggal bakteri dari metanol dalam skala komersial (Inggris)

1983-5 C. utilis, K. Fragilis, S. Cerevisiae

Produksi protein sel tunggal dengan teknik kerapatan sel yang tinggi dan pengeringan langsung pada etanol dan karbohidrat (AS)

Semasa Perang Dunia I di Jerman, ragi roti dihasilkan unntuk

konsumsi sebagai tambahan protein penduduk. Molasse (tetes) dipakai

sebagai sumber karbon dan energi untuk membiakkan ragi, sedangkan

garam amonium dipakai sebagai sumber nitrogen. Lalu selama Perang

Dunia II, di Jerman terdapat biakan ragi torula (Candida utilis) sebagai

sumber protein untuk manusia dan hewan. Bahan mentah yang digunakan

yaitu air sulfit bekas yang diambil dari pabrik pulp dan kertas, dan gula

kayu yang didapat dengan hidrolisa kayu dalam suasana asam.

Mikroba yang berfotosintesa dan yang tidak berfotosintesa dapat

sama-sama dipakai untuk memproduksi protein tunggal. Sekurangnya

mikroba ini memerlukan sumber karbo dan energi, sumber nitrogen, dan

7

suplai unsur nutrisi lain, seperti fosfor, sulfur, besi, kalsium, magnesium,

mangan, natrium, kalium, dan unsur lain yang jarang tumbuh dalam

lingkungan air. Beberapa mikroba juga tidak dapat mensintesa asam

amino, vitamin, dan kandungan seluler lain dari sumber karbon dan

nitrogen sederhana. Dalam hal demikian, bahan-bahan tersebut harus

dijaga disuplai agar mereka bisa tumbuh.

3. Produksi Protein Sel Tunggal Pada Mikroba yang Berfotosintesis

Ganggang dan bakteri tergolong mikroba berfotosintesa yang

digunakan untuk memproduksi protein sel tunggal. Pertumbuhan

berfotosintesa ganggang yang diinginkan, seperti Chlorella, Scenedesmus,

dan Spirulina (pada Tabel), adalah menurut reaksi sebagai berikut :

cahayaKarbon dioksida + air + ammonia atau nitrat + mineral sel ganggang + oksigen energi

Tabel 2.4Proses pilihan untuk membuat protein sel tunggal pada ganggang

Organisme Bahan Mentah ProduksiProdusen atau Pengembang

Chlorella sp. CO₂ (dengan foto-2 sintesa); sirup tebu, tetes (non-fotosintesa)

2 metrik ton/hari

Taiwan Chlorella Manufacture Co. Ltd, Taipei

Scenedesmus acutus

CO₂, urea (dengan fotosintesa)

20mg/m2/hari Central Food Technological Research Institute, mysore, India

Spirulina maxima

CO₂, atau NaHCO3 (dengan fotosintesa)

320 metrik ton/tahun

Sosa Texcoco, SA, Mexico City

Konsentrasi karbondioksida di udara sekitar 0,03 %, ini tidak

cukup untuk menunjang pertumbuhan ganggang untuk menghasilkan

protein sel tunggal. Tambahan karbon dioksida bisa didapat dari karbonat

atau bikarbonat yang terdapat dalam kolam alkalis, gas yang keluar selama

8

pembakaran atau dari pembusukan bahan organik dalam air buangan kota

dan limbah industri.

Sumber nitrogen untuk produksi ganggang adalah seperti garam

ammonium, nitrat, atau nitrogen organis yang terbentuk oleh oksidasi air

buangan kota dalam kolam. Fosfor dan bahan mineral lain biasanya

terdapat dalam air alam dan air limbah dan konsentrasinya telah cukup

untuk pertumbuhan ganggang.

Intensitas cahaya dan suhu merupakan faktor penting untuk

pertumbuhan ganggang. Untuk penanaman mikroba secara besar dan

ekonomis, suasana dalam tempat kultur harus cukup jernih dan variasi

intensitas cahaya harus sekecil mungkin sepanjang tahunnya. Selain itu,

suhunya harus di atas 20ºC. Karena itu, kolam buatan di tempat terbuka di

daerah semi tropik, tropik atau kering merupakan sistem yang paling

cocok untuk pertanaman ganggang. Bahan untuk membangun kolam

adalah seperti semen, plastik, atau serat kaca pelapis.

Kolam harus cukup besar karena pertumbuhan ganggang terjadi

terutama pada daerah setebal 20 cm atau 30 cm saja dan di tempat ini

intensitas cahaya terbesar. Pengadukan juga perlu untuk mencegah

ganggang mengendap ke dasar. Dengan demikian semua sel ganggang

dapat terpapar merata ke cahaya dan bahan nutrisi.

Ganggang biasanya ditanam dalam kultur campuran yang tidak

terlalu steril. Suasana lingkungannya haruslah menguntungkan bagi

kehidupan spesies ganggang yang diinginkan, agar mereka menjadi

dominan dalam persaingan hidup dengan spesies lain.

Pertanaman ganggang di tempat terbuka untuk menghasilkan

protein sel tunggal adalah semacam perkawinan antara teknologi pertanian

dan mikrobiologi industri. Sistem ini dibatasi oleh iklim dan cukupnya

suplai air, cahaya matahari, karbondioksida, dan bahan nutrisi. Sistem ini

dapat dibuat bekerja secara optimum dengan jalan mengontrol suplai

karbondioksida, aliran air, dan cara pengadukan yang baik.

9

Bakteri yang berfotosintesa digunakan untuk menghasilkan protein

sel tunggal ialah seperti bakteri dari genus Rhodopseudomnas, dan ini

dapat ditumbuhkan dalam air buangan kota atau limbah industri. Bakteri

ini ditumbuhkan dalam kultur campuran dengan bakteri nitrogen dan

bakteri lain yang hidup aerobis. Kultur ini harus disuplai dengan bahan

organik sebagai sumber karbon dan energi. Mereka tidak akan dapat

tumbuh mengandalkan CO₂ dan cahaya, seperti dapat dilakukan oleh

ganggang. Kepadatan kultur bakteri adalah sekitar 1 sampai 2 gram bahan

kering tiap liter.

4. Produksi Protein Sel Tunggal Pada Mikroba Tanpa Fotosintesis

Mikroba tidak berfotosintesa yang dibiakkan untuk memproduksi

protein sel tunggal ialah seperti bakteri, kapang, ragi, dan jenis jamur lain.

Mikroba ini hidup aerobsis dan karena itu harus cukup suplai oksigen agar

bisa tumbuh karena termasuk karbon organis dan sumber energi. Selain itu

juga, mikroba ini merupakan sumber nitrogen, fosfor, sulfur, dan unsur

mineral, yang sebelumnya hanya diperlukan untuk pertumbuhan

ganggang.

Pengubahan senyawa organik menjadi protein sel tunggal oleh

mikroba yang tidak berfotosintesa dapat dibuat skemanya dengan

persamaan reaksi berikut :

Karbon organik + nitrogen + mineral bahan nutrisi + oksigen → Protein

sel tunggal + karbon dioksida + air panas

a. Bakteri

Banyak spesies bakteri yang baik untuk memproduksi protein

sel tunggal. Salah satu ciri bakteri yang cocok untuk ini ialah

tumbuhnya cepat, waktu perkembangbiakannya pendek, masa selnya

kebanyakan menjadi dua kali lipat dalam waktu 20 menit sampai 2

jam. Sebagai bandingan, waktu berbiak ragi adalah 2 sampai 3 jam.

Kapang dan jamur tinggi 4 sampai 16 jam.

10

Bakteri juga dapat tumbuh pada berbagai bahan mentah, mulai

dari karbohidrat seperti pati dan gula, sampai hidrokarbon dalam

bentuk gas atau cairan seperti metan dan fraksi minyak bumi, sampai

pada petrokimia seperti metanol dan etanol. Sumber nitrogen yang

baik bagi pertumbuhan bakteri contohnya amonia, garam aminium,

urea nitrat, dan nitrogen organik dalam limbah.

Spesies bakteri yang tampaknya lebih banyak memproduksi

protein sel tunggal, paling baik tumbuh dalam media yang sedikit asam

netral, dengan pH 5 sampai 7. Bakteri itu juga harus dapat toleran

terhadap suhu 35 - 45° C, karena panas dilepaskan selama bakteri itu

tumbuh. Menggunakan strain yang toleran terhadap suhu akan

menghemat banyak sekali biaya untuk mendinginkan air. Pembiakan

harus dijaga agar selalu dingin, karena fermentasi disini perlu suhu

rendah. Spesies bakteri tak dapat digunakan untuk memproduksi

protein sel tunggal, jika bakteri tersebut bersifat patogen bagi

tumbuhan, hewan, atau manusia.

Protein sel tunggal dalam bakteri dapat dihasilkan dengan

sistem adonan konvensional. Dalam sistem ini semua bahan nutrisi

dimasukan sekaligus kedalam fermentor. Namun dalam metoda

produksi yang lebih maju, bahan nutrisi disuplai dengan sistem

kontinyu (terus-menerus), yang konsentrasinya sesuai dengan yang

diperlukan untuk menunjang pertumbuhan bakteri. Lalu sel-sel pun

dipanen terus-menerus dengan populasinya telah mencapai kerapatan

yang diperlukan.

Adonan konsentrasi karbon dan sumber energi biasanya

berkisar antara 2 dan 10 persen. Dalam sistem yang kontinyu suplai

sumber karbon diatur sehingga konsentrasi dalam media tumbuh tidak

melebihi yang diperlukan bagi pertumbuhan sel bakteri. Konsentrasi

ini biasanya akan lebih rendah daripada yang digunakan dalam sistem

adonan.

11

Menjaga agar suasana steril selama memproduksi protein sel

tunggal sangat penting, karena mikroba akan tumbuh sangat cepat

dalam media kultur. Apabila udara masuk, media, bahan nutrisi dan

alat fermentasi harus disterilkan dalam seluruh proses protein sel

tunggal dalam bakteri. Suasana steril pun harus terus dijaga selama

seluruh kegiatan produksi.

Setelah bahan nutrisi disterilkan, kemudian dimasukkan ke

dalam wadah fermentasi. Setelah itu dilakukan okulasi bakteri, dan

terjadilah pertumbuhan. Wadahnya disebut “bioreaktor”. Air juga

harus selalu dingin, untuk mencegah timbulnya panas dari proses

fermentasi, yang dapat membunuh sel. Air dingin diedarkan dalam

suatu saluran fermentoryang.

Pada proses kontinyu, bahan nutrisi harus ditambahkan terus-

menerus, untuk menjaga konsentrasi bakteri yang diperlukan. Larutan

yang mengandung bakteri dituangkan, kemudian diolah sehingga

bakteri menumpuk atau bergumpal, lalu disentrifungsi. Cairan itu

kemudian diedarkan kembali ke dalam fermentor, sedangkan

bakterinya dikeringkan dengan cara penyemprotan, lalu digiling

sehingga didapat produk akhir.

Wadah juga dilengkapi dengan alat untuk mengukur dan

mengontrol pH, suhu, dan konsentrasi oksigen yang terlarut. Udara

yang dikeluarkan dari bioreaktor mengandung karbon dioksida yang

dapat dipisahkan, lalu dimasukan kedalam tabung kompresi untuk

dijual kepada industri yang menggunakan gas karbon dioksida.

Setelah bakteri di angkat dari tangki fermentasi, kemudian

ditambahkan bahan kimia yang akan membuat sel-sel menggumpal

lalu disentrifungsi. Sel-sel yang terpisah akan dikeringkan untuk

menghasilkan produk yang stabil selama pengiriman ketempat yang

jauh dan disimpan untuk waktu lama.

Pemasukan oksigen bagi sel-sel dalam fermentor merupakan

faktor menentukan dalam kecepatan tumbuh dan hasilnya memuaskan

12

dari pertimbangan ekonomi. Berbagai rancangan fermentor dapat

mengatur pemasukan udara. Yang paling umum digunakan adalah

reaktor tangki yang memiliki kincir pengaduk dan fermentor dengan

sistem penampungan udara.

b. Ragi

Ragi dapat ditumbuhkan pada beberapa macam substrat,

meliputi karbohidrat, baik yang kompleks seperti pati, maupun

sederhana seperti gula glukosa, sukrosa, dan laktosa. Dapat pula

dipakai bahan mentah yang mengandung gula seperti sirup gula dan air

dadih keju. Beberapa ragi dapat tumbuh pada karbohidrat rantai lurus,

yang dapat bersumber dari minyak bumi, dapat juga tumbuh pada

etanol atau metanol.

Selain sumber karbon, sumber nitrogen diperlukan pula.

Nitrogen diperoleh dengan menambahkan amonia atau garam

amonium ke media kultur. Bahan mineral juga perlu sebagai

tambahan.

Kebutuhan untuk memproduksi protein sel tunggal oleh ragi

sama dengan yang diuraikan untuk memproduksinya oleh bakteri. Ragi

harus memiliki waktu tumbuh sekitar 2 sampai 3 jam. Ragi juga harus

toleran terhadap pH dan suhu. Secara genetis juga harus stabil,

sehingga hasilnya memuaskan.

Teknologi untuk memproduksi protein sel tunggal pada ragi

sama dengan pada bakteri. Fermentor yang tangkinya dilengkapi

dengan kincir pengaduk merupakan wadah yang paling banyak dipakai

untuk menghasilkan protein sel tunggal pada ragi.

Fermentasi ragi dapat beroperasi dalam sistem adonan atau

sistem kontinyu dengan cara adonan yang disuplai bahan nutrisi. Pada

adonan yang disuplai bahan nutrisi, makanan substrat dan bahan nutrisi

lain ditambahkan secara berangsur, yang jumlahnya cukup untuk

kebutuhan tumbuh ragi. Sementara itu harus dijaga agar konsentrasi

bahan nutrisi setiap waktu selalu rendah. Metoda ini menghasilkan 3,5

13

sampai 4,5 persen produk berat kering, dibandingkan dengan 1,0

sampai 1,5 produk berat kering yang dihasilkan dengan sistem adonan.

Meskipun kultur sistem adonan dan sistem adonan yang diberi

bahan nutrisi telah digunakan dalam memproduksi ragi roti selama

bertahun-tahun, namun baru  belakangan dapat dimonitor. Dengan

demikian, pH dan konsentrasi susbtrat disesuaikan dengan operasi

sistem kontinyu. Konsentrasi sel ragi sampai 16 persen (berat kering)

diperoleh dengan kultur sistem kontinyu.

Ragi memiliki keuntungan dibandingkan dengan bakteri untuk

memproduksi protein sel tunggal. Salah satu diantaranya, karena ragi

toleran terhadap lingkungan yang lebih asam, dengan pH berkisar

antara 3,5 dan 4,5 bukan agak netral seperti yang diperlukan bakteri.

Akibatnya, proses ragi dapat berlangsung dalam media bersih tanpa

harus steril, pada pH 4,0 sampai 4,5. Hal ini karena kebanyakan

bakteri pencemar tak dapat tumbuh dengan baik dalam media asam ini.

Selain itu, diameter sel ragi adalah sekitar 0,0005 cm, dibandingkan

dengan bakteri 0,0001 cm. Karena besarnya, ragi itu dapat dipisahkan

dari media tumbuh dengan cara sentrifugal, tanpa memerlukan tahap

penggumpalan.

Protein sel tunggal pada ragi dapat dihasilkan dalam suasana

steril, maupun dalam suasana bersih tapi tak steril. Pada adonan biasa,

atau adonan yang disuplai bahan nutrisi yang tidak perlu steril, sumber

energi yang dipakai yaitu karbohidrat. Media disterilkan dengan cara

mengalirkan melalui pertukaran panas, lalu dimasukkan ke dalam

fermentor yang bersih. Pengontrolan pencemaran dilakukan ke dalam

fermentor yang bersih. Pengontrolan pencemaran dilakukan dengan

mengatur pH media pada 4,0 sampai 5,0, pemasukan udara yang steril,

dan besar populasi mikroba pencemar yang sedikit. Pada beberapa

fermentasi ragi sistem kontinyu yang menggunakan hidrokarbon atau

etanol sebagai substrat, perlu suasana steril sempurna, agar didapatkan

hasil memuaskan dan bermutu.

14

Candida utilis, yang dikenal sebagai ragi torula dan digunakan

untuk tambahan pakan ternak dan konsumsi manusia, dibuat dari

bahan mentah yang beraneka macam. Diantaranya adalah etanol,

cairan limbah sulfit dari pabrik kertas, hidrokarbon berupa parafin

normal, dan air dadih keju. Pure Culture Products Division of

Hercules, Inc., memiliki pabrik protein tunggal dalam C. Ultis di

Hutchinson, Minessota. Pabrik itu berkapasitas 6.800 ton setahun.

Pabrik itu dioperasikan dengan sistem kontinyu dan dalam

suasana steril. Sebagai sumber energi dan karbon digunakan etanol.

Sel ragi diangkat terus-menerus, dicuci, dan dikeringkan dengan

disemprot. Produk ini dipakai untuk makanan. Selanjutnya dapat

diproses untuk menghasilkan bumbu penyedap. Hasil biasa sekitar 0,7

metrik ton ragi kering untuk tiap metrik ton etanol yang terpakai.

Kandungan protein produk itu berkisar antara 50 dan 55 persen.

Dari cairan sulfit dapat diperoleh produk untuk makanan

manusia atau pakan ternak, tergantung pada sistem proses dan kontrol

kualitas produk yang diberlakukan. Dengan menggunakan cairan

limbah sulfit, didapat hasil sekitar 1 metrik ton berat kering ragi untuk

tiap 2 ton guladalam cairan itu.

c. Kapang dan jamur tinggi

Produksi protein sel tunggal pada kapang sekarang ini memakai

metoda yang sama dengan yang dipakai untuk membuat bahan sama

pada ragi. Contoh jamur tinggi yang dapat digunakan adalah Agaricus

campestris. Gula sederhana atau bahan mentah yang dikandungnya

cocok sebagai substrat bagi berbagai macam kapang. Konsentrasi

karbohidrat dalam media biakan biasanya sekitar 10 persen. Sebagai 

sumber nitrogen dan tambahan mineral yang dimasukkan kedalam

media, biasa dipakai amonia atau garam amonium. Angka

pertumbuhan kapang dan jamur  tinggi. Waktu tumbuh antara 4 sampai

16 jam, biasanya lebih rendah daripada bakteri dan ragi. Kapang dan

jamur tinggi tumbuh subur pada suhu 25 sampai 360C dan pada pH 3,0

15

sampai 7,0. Namun kebanyakan ditanam pada pH dibawah 5,0. Ini

perlu untuk mengurangi sebanyak mungkin pencemaran bakteri.

Sistem adonan atau sistem gabungan adonan yang diberi bahan

nutrisi, atau system kontinyu, dapat dipakai untuk memproduksi

protein sel tunggal. Kebanyakan pada proses dengan system adonan,

akan mendapat hasil paling baik jika fermentornya diberi udara secara

konvensional. Operasinya dilakukan dalam suasana steril jika produk

itu untuk makan manusia. Tapi, jika untuk konsumsi hewan, dapat

diproduksi dalam lingkungan bersih tanpa harus disterilkan. Seperti

fermentasi lain, pendinginan harus dilakukan pula, untuk mengimbangi

panas yang terbentuk selama pertumbuha kapang.

Kapang dan jamur tinggi, jika dikultur dalam fermentor yang

diberi udara, dapat tumbuh dalam bentuk benang atau, tergantung pada

spesies yang ditanam dan suasana pemberian udara.

Hal ini dapat menyederhanakan cara pengambilan produknya,

karena mycelium yang berbentuk benang atau dapat dengan mudah

dipisahkan dari media dengan cara menapis atau dengan menggunakan

saringan vakum yang berputar, atau dengan saringan yang bertekanan

biaya rendah. Namun tangki yang diaduk secara mekanis tidak cocok

bagi pertumbuhan mirkoba, karena benang kapang dapat terkonsentrasi

sekitar pengaduk dan tidak tersebar rata pada seluruh media kultur.

Penggunaan fermentor yang didalamnya pemberian udara juga

bertindak sebagai pengaduk dapat mencegah masalah ini.

5. Nilai Ekonomi dan Hari Depan Protein Sel Tunggal

Faktor yang mempengaruhi kelayakan produksi protein sel tunggal

dari segi ekonomi meliputi:

1. Biaya mendirikan fasilitas produksi;

2. Biaya menyediakan bahan mentah, energi tenaga kerja, pemeliharaan,

penanggulangan limbah, dan turunnya harga tahunan;

16

3. Jauhnya letak pabrik dari pemasok bahan mentah serta untuk

pemasaran produk.

Pada pertengahan tahun 1970-an biaya untuk memproduksi protein

sel tunggal untuk makanan dengan menggunakan bahan mentah metanol,

berkisar anatara $ 660 sampai $ 1.000 per metrik ton kapasitas tahunan

bagi pabrik yang memproduksi 50.000 sampai 100.000 metrik ton per

tahun.

Perluasan pasar untuk produk protein sel tunggal sebagai makanan

ternak tergantung pada harga produk dan bagaimana penggunaannya

Kelezatan dan tekstur, sebagai tambahan terhadap nilai nutrisinya

merupakan penentu yang penting untuk mendapatkan protein sel tunggal

yang dijadikan makanan manusia. Pada masa ini, pemasaran utama produk

untuk manusia ialah sebagai bumbu penyedap atau untuk meragikan bahan

makanan. Seperti derivat protein ragi telah digunakan sebagai penyedap

makanan sejak lama. Seperti ragi torula yang ditambahkan ketika

mengolah daging sehingga daging menjadi lebih gurih. Dan ragi roti yang

dipakai untuk membuat roti dan produk peragian lain. Selain itu, produk

baru protein sel tunggal lain haruslah memenuhi persyaratan yang

disebutkan dalam peraturan yang dikeluarkan badan pemerintah, sebelum

dapat dipasarkan untuk makanan manusia atau hewan.

Produksi PST dapat berupa isolat protein sel atau semua komponen

sel karena hal-hal sebagai berikut :

a. Produksi protein lebih cepat dan efisien dibandingkan produksi protein

nabati atau hewani;

b. Nilai gizi PST lebih tinggi dibandingkan protein nabati karena

komposisi asam amino lebih lengkap;

c. Produksi PST tidak memerlukan tempat yang luas dibandingkan

produksi protein nabati atau hewani;

d. Produksi PST tidak dipengaruhi kondisi luar karena kondisi fermentasi

dapatdiatur;

17

e. Proses produksi PST fleksibel karena dapat digunakan berbagai

substrat dan mikroorganisme.

Produksi dan penggunaan PST juga mempunyai kelemahan-

kelemahan sebagai berikut :

a. Kandungan asam nukleat tinggi. Kandungan asam nukleat dalam tubuh

manusia akan diubah menjadi asam urat sebagai produk akhir.

Kandungan asam urat yang terlalu tinggi dalam tubuh manusia dapat

merangsang gejala penyakit tulang (encok);

b. Dinding sel mikroorganisme kadang-kadang mengandung komponen

yang tidak dapat dicerna dan bersifat racun atau menyebabkan alergi.

Beberapa mikroorganisme juga memproduksi toksin yang berbahaya,

misalnya aflatoksin oleh beberapa kapang;

c. Mikroorganisme mungkin mengadsorbasi komponen beracun atau

karsinogenik yang terdapat didalam substrat, misalnya hidrokarbon

rantai ganjil dan bercabang, komponen aromatic dan sebagainya;

d. Fluktuasi harga dan persediaan sustrat yang tidak tetap, Biaya

penyediaan substrat meliputi 40-50 % dari total biaya produksi PST.

Hari depan produk protein sel tunggal yaitu:

a. produksi protein sel tunggal dalam skala besar semakin meningkat;

b. protein sel tunggal digunakan sebagai bentuk tambahan protein, bahan

peragi, dan lain-lain; dan

c. protein sel tunggal dapat digunakan sebagai pakan ternak.

18

BAB III

SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan uraian bab sebelumnya, penulis dapat mengemukakan

kesimpulan sebagai berikut :

1. protein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi yang

berasal dari mikroba, seperti gangang, bakteri, ragi, kapang, dan jamur

tinggi yang ditumbuhkan dalam kultur skala besar;

2. produksi protein sel tunggal pada mikroba yang berfotosintesis contohnya

yaitu ganggang dan bakteri dari genus Rhodopseudomnas;

3. produksi protein sel tunggal pada mikroba yang tidak berfotosintesis

contohnya yaitu bakteri, ragi, kapang, dan jamur tinggi; dan

4. nilai ekonomi produksi protein sel tunggal pada tahun 1970 membutuhkan

biaya berkisar antara $ 660 sampai $ 1.000 per metrik ton untuk kapasitas

tahunan bagi pabrik yang memproduksi 50.000 sampai 100.000 metrik ton

per tahun.

B. Saran

Sejalan dengan simpulan di atas, penulis merumuskan saran sebagai

berikut:

1. pembaca hendaknya mengetahui tentang pengertian protein sel tunggal,

dan perkembangan produksi protein sel tunggal sejak tahun 1900;

2. pembaca hendaknya mengetahui tentang produksi protein sel tunggal pada

mikroba yang berfotosintesis dan produksi protein sel tunggal pada

mikroba yang tidak berfotosintesis; dan

3. pembaca hendaknya mengetahui tentang nilai ekonomi produksi protein

sel tunggal.

19

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. (2014). Artikel Protein Sel Tunggal. [Online]. Tersedia: http://blog.ub.ac.id/siscars/2014/01/24/artikel-protein-sel-tunggal/ [18 September 2014].

Elisa. (2014). Produksi Protein Sel Tunggal. [Onlline]. Tersedia: http://elisa.ugm.ac.id [18 September 2014].

Litchfiled, John. (1991). Revolusi Bioteknologi. Jakarta: Yayasan Obor Indonesia.

Syarwani, Much. (2008). Singel Cell Protein. [Online]. Tersedia: http://jurnal.pdii.lipi.go.id/index.php/searh.html?act=tampil&id=8834&idc=8 [18 September 2014].