tugas 1 bioproses~ fix

10
Fermentasi banyak dilakukan pada media liquid, yang sering disebut dengan both, namun ada juga yang dilakukan pada media solid. Media fermentasi harus menyediakan semua nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme. Nutrisi harus diformulasikan untuk mendukung sintesis dari produk yang menjadi target, biomasa sel atau sebuah metabolit yang spesifik. Pada industri fermentasi ada beberapa tahap dimana media dibutuhkan, meliputi beberapa inokulum (stater culture) pengembangbiakan, fermentasi skala pilot dan fermentasi produk utama, medianya berbeda ditunjukkan dengan bedanya formulasi media. Jika yang diinginkan adalah biomass maka media harus membuat mikroorganisme tumbuh optimal. Jika metabolit sekunder yang diinginkan maka media akan dirancang untuk produksi tersebut, biasanya salahsatu atau banyak nutrient (sumber karbon, fosfor, atau nitrogen) dibuat terbatas dan pertumbuhan yang cepat menjadi berhenti. Banyak fermentasi, kecuali yang menggunakan bahan solid, membutuhkan banyak air dalam formula medianya. Umumnya media membutuhkan sumber karbon sebagai sumber energy dan unit karbon untuk biosintesis dan sumber nitrogen, fosfor, dan sulfur. Minor dan trace elemen harus juga disediakan, dan beberapa mikroorganisme membutuhkan tambahan vitamin, seperti biotin dan ribofalvin. Fermentasi aerobik bergantung pada pemasukan oksigen dan beberapa anerobik memebutuhkan aerasi media awal, seperti fermentasi beer. Biasanya, media ditambahkan buffer atau pH dikontrol dengan penambahan asam dan alkali, antifrom juga dibutuhkan. Untuk beberapa proses komponen prekursor, inducer atau inhibitor harus dimasukkan pada tahap tertentu dalam fermentasi. Tahap awal pada formulasi media adalah pemerikasaan seluruh proses berdasarkan stoikiometri untuk tumbuh dan membentuk produk. Utamanya meliputi pertimbangan pemasukan karbon dan sumber nitrogen mineral dan oksigen, dan konfersinya pada sell biomas, produk metabolisme, karbon dioksida, air dan panas. Elemen biomass memiliki formula yang khas dari sel mikroba sekitar C 4 H 7 O 2 N, dengan perbandingan kering 48% C, 7% H, 32% O dan 14% N. Komposisi elemen ragi contohnya C 3.72 H6.11 O1.95 N 0.61 S 0.017 P 0.035 dan K 0.056. Pertama, kebutuhan mikroba akan elemen ditetapkan, nutrien yang sesuai dapat digabungkan menjadi media untuk memenuhi kebutuhan. Akan tetapi, hal ini penting pada media untuk mengetahui potensi masalah yang dapat terjadi jika menggunakan komponen tertentu. Contohnya, dengan metabolisme yang cepat dapat menekan pembentukan produk. Mengatasi hal ini, secara berkala atau secara kontinu ditambahkan medium baru untuk menjaga konsentrasi rendah yang tidak menekan. Nutrisi media tertentu atau kondisi lingkungan dapat berakibat tidak hanya psikologi dan biokimia tetapi juga morfologi dari mikroorganisme. Beberapa ragi yang bersel satu akan berkembang menjadi pseudo-mycelium

description

fermentasi

Transcript of tugas 1 bioproses~ fix

Page 1: tugas 1 bioproses~ fix

Fermentasi banyak dilakukan pada media liquid, yang sering disebut dengan both,

namun ada juga yang dilakukan pada media solid. Media fermentasi harus menyediakan

semua nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme. Nutrisi harus diformulasikan untuk

mendukung sintesis dari produk yang menjadi target, biomasa sel atau sebuah metabolit yang

spesifik. Pada industri fermentasi ada beberapa tahap dimana media dibutuhkan, meliputi

beberapa inokulum (stater culture) pengembangbiakan, fermentasi skala pilot dan fermentasi

produk utama, medianya berbeda ditunjukkan dengan bedanya formulasi media. Jika yang

diinginkan adalah biomass maka media harus membuat mikroorganisme tumbuh optimal. Jika

metabolit sekunder yang diinginkan maka media akan dirancang untuk produksi tersebut,

biasanya salahsatu atau banyak nutrient (sumber karbon, fosfor, atau nitrogen) dibuat terbatas

dan pertumbuhan yang cepat menjadi berhenti.

Banyak fermentasi, kecuali yang menggunakan bahan solid, membutuhkan banyak air

dalam formula medianya. Umumnya media membutuhkan sumber karbon sebagai sumber

energy dan unit karbon untuk biosintesis dan sumber nitrogen, fosfor, dan sulfur. Minor dan

trace elemen harus juga disediakan, dan beberapa mikroorganisme membutuhkan tambahan

vitamin, seperti biotin dan ribofalvin. Fermentasi aerobik bergantung pada pemasukan

oksigen dan beberapa anerobik memebutuhkan aerasi media awal, seperti fermentasi beer.

Biasanya, media ditambahkan buffer atau pH dikontrol dengan penambahan asam dan alkali,

antifrom juga dibutuhkan. Untuk beberapa proses komponen prekursor, inducer atau inhibitor

harus dimasukkan pada tahap tertentu dalam fermentasi.

Tahap awal pada formulasi media adalah pemerikasaan seluruh proses berdasarkan

stoikiometri untuk tumbuh dan membentuk produk. Utamanya meliputi pertimbangan

pemasukan karbon dan sumber nitrogen mineral dan oksigen, dan konfersinya pada sell

biomas, produk metabolisme, karbon dioksida, air dan panas. Elemen biomass memiliki

formula yang khas dari sel mikroba sekitar C4H7O2N, dengan perbandingan kering 48% C,

7% H, 32% O dan 14% N. Komposisi elemen ragi contohnya C 3.72 H6.11 O1.95 N 0.61 S

0.017 P 0.035 dan K 0.056.

Pertama, kebutuhan mikroba akan elemen ditetapkan, nutrien yang sesuai dapat

digabungkan menjadi media untuk memenuhi kebutuhan. Akan tetapi, hal ini penting pada

media untuk mengetahui potensi masalah yang dapat terjadi jika menggunakan komponen

tertentu. Contohnya, dengan metabolisme yang cepat dapat menekan pembentukan produk.

Mengatasi hal ini, secara berkala atau secara kontinu ditambahkan medium baru untuk

menjaga konsentrasi rendah yang tidak menekan. Nutrisi media tertentu atau kondisi

lingkungan dapat berakibat tidak hanya psikologi dan biokimia tetapi juga morfologi dari

mikroorganisme. Beberapa ragi yang bersel satu akan berkembang menjadi pseudo-mycelium

Page 2: tugas 1 bioproses~ fix

atau flok-flok, dan filamen jamur menjadi pellet. Mungkin diinginkan atau tidak sebagai

perubahan morfologi dapat berpengaruh pada produk dan properti fermentasi yang lain.

Media yang dipakai juga bergantung pada skala fermentasi. Untuk fementasi skala

kecil (laboratorium), bahan kimia murni sering digunakan pada media. Tetapi, tidak mungkin

untuk skala industri, dikarenakan biaya. Skala industri biasanya menggunakan substrat

kompleks yang efektif jika dilihat dari segi biaya, di mana banyak sumber karbon dan

nitrogen hampir tidak dapat diuraikan. Banyak diperoleh dari tanaman alami dan hewan,

sering menggunakan produk samping dari industri dengan merubah komposisi.

Faktor yang utama yang berefek dalam pemilihan final pada bahan mentah adalah

Biaya dan kesediaan : idealnya, murah, kualitasnya tetap, ada dalam tahunan

Mudah ditangani untuk media padat dan cair : mudah dalam transportasi dan

penyimpanan, seperti kebutuhan untuk pengatur suhu.

Kebutuhan sterilisasi dan masalah denaturasi yang potensial

Formulasi, pengadukan, pelengkapan, dan viskositas yang dipengaruhi oleh

pengadukan, aerasi, dan munculnya busa selama fermentasi dan proses downstream.

Konsentrasi dari produk yang diinginkan

Level dan banyaknya impuritis, dan potensi dari terbentuknya produk samping

Kesehatan dan keamanan

Substrat mentah harus diselamatkan dulu biayanya, tetapi karena tingginya impuritis akan

memakan biaya yang lebih besar dan recovery yang lengkap serta proses purifikasi pada

downstream dan mungkin menambah lagi biaya pengolahan limbah. Ditambah lagi, sifat

fisika dan kimia substrat yang diformulasikan dapat menambah operasi sterilisasi. Medium

yang mudah disterilisasi dengan kerusakan panas minimum adalah sangat penting. Kerusakan

termal tidak hanya mengurangi komposisi spesifik tetapi juga menghasilkan inhibitor

potensial produk samping yang mungkin juga bercampur dengan proses downstream.

Karakteristik media lain dapat membuat produk recovery dan purifikasi dan mudah dengan

sel dapat dipisah dengan medium sisa.

A. Sumber Karbon

Sebuah sumber karbon dibutuhkan untuk semua biosintesis memimpin pada

reproduksi, pembentukan produk, dan memelihara sel, dan utamanya sebagai sumber energi.

Kebutuhan karbon mungkin dihitung dari koefisien hasil biomass (Y)

Y carbon (g/g) = biomass yang dihasilkan (g) / substrat karbon yang digunakan (g)

Untuk fermentasi komersil, perhitungan koefisien hasil untuk semua nutrisi lain biasanya

diperlukan. Masing-masing mungkin dihitung dengan melaksanakan serangkaian eksperimen

Page 3: tugas 1 bioproses~ fix

kultur batch dimana substrat yang spesifik hanya tumbuh – membatasi komponen media dan

semua nutrien yang lain adalah berlebih (chapter 2). Dengan variasi konsentrasi awal pada

pertumbuhan – membatasi substrat dan kemudian menggambarkan total pertumbuhan

berbanding dengan konsentrasi substrat untuk masing-masing batch, hasil pertumbuhan (Y)

dapat diperkirakan. Akan tetapi, jumlah yang dihasilkan berhubungan dengan pengaturan

kondisi operasi ; variasi pH, temperatur, dll, dapat merubah koefisien hasil.

Karbohidrat adalah sumber karbon tradisional untuk fermentasi mikroba, meskipun

sumber lain digunakan, seperti alkohol, alkana, dan asam organik. Lemak hewan dan minyak

tumbuhan juga ditambahkan pada media,sering suplemen menjadi sumber karbon.

Molases

Gula murni dan sukrosa jarang digunakan karena masalah biaya. Molases adalah

produk samping dari tebu dan proses pembuatan gula, yang harganya lebih murah dan lebih

tepat sebagai sumber sukrosa. Molases adalah sisa dari sukrosa yang tidak bisa mengkristal

lagi. Warnanya gelap, kental dengan kandungan 50-60% (w/v) karbohidrat, khususnya

sukrosa dengan 2% (w/v) adalah nitrogen dengan beberapa vitamindan mineral. Komposisi

keseluruhan bervariasi. Konsentrasi karbohidrat mungkin berkurang selama penyimpanan

oleh kontaminasi mikroba. Produk yang sama, hydrol molases juga dapat digunakan.

Ekstrak Malt

Ekstrak encer dari malted barley dapat dipekatkan menjadi sirup yang berguna

menjadi sumber karbon untuk pengembangan jamur filamen, ragi, dan actimonycates.

Kandungan ekstrak malt bervariasi tetapi biasanya mengandung kira-kira 90% karbohidrat,

pada basis kering. Perbandingannya 20% hexoses (glukosa dengan sedikit fruktosa), 55%

disakarida (umumnya maltosa, dan sedikit sekali sukrosa), dengan 10% maltotriosa, sebuah

trisakarida. Ditambah lagi, produk ini mengandung dextrin bercabang dan tidak bercabang

(15-20%) yang mungkin atau tidak dimetabolisme yang tergantung pada mikroorganisme.

Ekstrak malt juga mengandung beberapa vitamin dan sekitar 5% nitrogen, protein, peptida,

dan asam amino.

Sterilisasi media mengandung ekstrak malt yang mengandung ekstrak malt harus

secara cermat dikontrol untuk menghindari over heating. Jika dipanaskan dengan pH rendah

maka akan mudah terjadi reaksi Maillard dan mengurangi gula dan asam amino. Reaksi

Maillard akan membuat produk kondensasi berwarna coklat yang dihasilkan dari reaksi asam

amino (amina), asam amino dan protein dengan group karbonil yang mengurangi gula, keton,

Page 4: tugas 1 bioproses~ fix

dan aldehid. Tidak hanya warna yang berubah, tapi juga hilangnya material yang dapat

difermentasi dan menghasilkan produk yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba.

Kanji dan Dextrins

Polisakarida tidak dapat digunakan tetapi dapat langsung dimetabolisme dengan

amilase (diproduksi oleh mikroba), terutama jamur filamen. Enzim ekstraseluler

menghidrolisis substrat menjadi campuran glukosa , maltosa atau maltotriosa untuk

memproduksi macam-macam gula seperti yang ditemukan pada ekstrak malt.

Tepung jagung banyak digunakan, tetapi mungkin juga dihasilkan dari padi-padian

lain atau akar jagung. Agar dapat digunakan untuk fermentasi, tepung biasanya diubah

menjadi sirup gula, yang mengandung banyak glukosa. Pertamanya dilakukan proses

gelatinisasi dan kemudian dihidrolisis dengan asam encer atau enzim amilase, sering

menggunakan mikroba glukoamilase yang dioperasikan dengan menaikkan temperatur.

Sulphite Waste Liquor

Limbah yang mengandung gula didapat dari prabrik pembuatan pulp dan kertas, yang

biasanya digunakan untuk pengembangbiakan ragi. Cairan limbah dari pohon berdaun jarum

mengandung 2-3 % (w/v) gula, adalah sebuah campuran hexoses (80%) dan pentosa (20%).

Biasanya cairan membutuhkan proses sebelum digunakan karena mengandung SO2. pH

rendah biasanya ditambahkan kalsium hidroksida atau kalsium karbonat dan cairan

ditambahkan dengan sumber nitrogen dan pospor.

Selulosa

Selulosa sebagian besar ditemukan pada ligninselulosa pada diding sel tumbuhan yang

tersusun dari tiga polimer: selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Ligninselulosa tersedia dari

pertanian, hutan, industri dan limbah domestik. Sedikit mikroba yang dapat menggunakannya

langsung karena sulit dihidrolisis. Komponen selulosa terdiri dari kristal, kerak dengan lignin,

dan sedikit area untuk dirusak enzim. Umunya digunakan sebagai media fermentasi solid

untuk mengahasilkan berbagai variasi jamur. Akan tetapi, sangat potensial sebagai sumber

fermentasi gula jika dihidrolisis, utamanya pada biokonversi etanol.

Whey

Whey adalah cairan hasil dari produk samping industri susu. Produksi pertahun lebih

dari 80 juta ton yang mengandung 1 juta ton laktosa dan 0,2 juta ton protein susu. Whey

mahal untuk disimpan dan ditransportasi. Oleh karena itu whey di evaporasi untuk

mendapatkan laktosa pekat untuk kemudian difermentasi. Protein susu dihilangkan untuk

digunakan suplemen makanan. Laktosa umumnya kurang berguna untuk bahan fermentasi

Page 5: tugas 1 bioproses~ fix

dibanding sukrosa, dan sedikit mikroba yang dapat memetabolismenya, S. Cerevisiae tidak

dapat memfermentasi lactosa.

Alkana dan alkohol

n-Alkana dengan panjang rantai C10-C20 secara langsung dimetabolisme bakteri

tertentu. Komponen campuran (jarang untuk yang tunggal) biasanya cocok untuk fermentasi

mikroba. Tetapi, penggunaannya bergantung pada harga dari petrolium. Metana digunakan

sebagai sumber karbon oleh sedikit mikroorganisme, tetapi industri lebih menyukai

menggunakan metanol karena lebih sedikit masalah teknis. Tingginya kemurnian metanol

mudah dicapai dan dapat larut sempurna dalam air. Metanol memiliki per cent karbon yang

tinggi dan relatif murah, meskipun hanya sedikit mikroba yang akan memetabolismenya.

Selain itu juga, kurang sukanya dengan sumber karbon lain karena rendahnya toleransi

mikroorganisme yaitu 0.1-1% (v/v), level yang lebih tinggi akan menjadi racun. Selama

fermentasi dengan metanol, kebutuhan oksigen dan panas fermentasi tinggi , tetapi masalah

akan lebih rumit jika menggunakan alkana, tetapi proses tidak ekonomis.

Etanol kurang beracun dibanding metanol dan digunakan sebagai satu-satunya atau

cosubstrat oleh banyak mikroba, tetapi harganya mahal untuk digunakan sebagai sumber

karbon. Tetapi, biotransformasi untuk asam asetat dengan bateri asam asetat menyisakan

sebuah proses fermentasi utama.

Lemak dan minyak

Lemak hewan yang banyak disusun oleh gliserida seperti asam palmitic dan stearat.

Akan tetapi, minyak tumbuhan (terbuat dari biji katun, biji rami, jagung, olive, palm,

rapeseed, dan kedelai) dan adakalanya minyak ikan, mungkin digunakan sebagai pokok atau

pembantu sumber karbon, kususnya pada produksi antibiotik. Komposisi minyak tumbuhan

adalah asam oleic dan linoleic, tetapi biji katun dan minyak kedelai juga banyak mengandung

asam linolenic. Minyak mengandung lebih banyak energi per berat dibanding karbohidrat.

Ditambah lagi, karbohidrat menempati volume yang besar, karena mereka biasanya disiapkan

sebagai larutan aqueous dengan konsentrasi yang tidak lebih besar dari 50% (w/w).

Konsekuensinya, minyak dapat lebih berguna pada operasi batch, dengan kapasitas lebih

sedikit yang dibutuhkan untuk akomodasi lebih lanjut sebagai sumber karbon.

B. Sumber nitrogen

Industri mikroba dapat menggunakan sumber nitrogen organik dan anorganik.

Nitrogen anorganik biasanya dipasok sebagai garam ammonium, sering menggunakan

ammonium sulfat dan diammonium hydrogen posfat atau amoniak. Amoniak juga dapat

digunakan untuk menjaga pH pada proses fermentasi. Sumber nitrogen organik meliputi asam

Page 6: tugas 1 bioproses~ fix

amino, protein dan urea. Nitrogen selalu dipasok dari produk samping industri seperti corn

steep liquor, ekstrak ragi, pepton, dan kedelai. Pemurnian asam amino biasanya sebagai

precursor untuk produk spesifik.

Corn steep liquor

Corn steep liquor adalah sebuah produk samping dari ekstraksi pati dari jagung dan

pertama digunakan untuk fermentasi produksi penicilin pada tahun 1940’an. Komposisi yang

tepat dari cairan bergantung pada kualitas jagung dan kondisi proses. Ekstrak pekat umumnya

mengandung 4% (w/v) nitrogen, meliputi besarnya kandungan asam amino, sejalan dengan

vitamin dan mineral. Sisa gula biasanya diubah menjadi asam lactac (9-20%, w/v) dengan

kandungan bakteri. Corn steep liquor dapat diganti dengan cairan yang sama, seperti yang

diperoleh dari produksi tepung kentang.

Ekstrak Ragi

Ekstrak ragi mungkin diproduksi dari sampah roti dan ragi bir atau tepung dari S.

Cerevisiae. Sumber lain adalah Kluyveromyces marxianus (terbentuk dari kelas S. Fragilis)

tumbuh pada ragi dan Candida Utilis dikembangbiakan menggunakan ethanol atau limbah

dari kayu dan proses kertas. Ekstrak ini digunakan formulasi media fermentasi yang secara

normal bebas garam ataupun komponen yang dapat menghidrolisis sel ragi. Ekstrak ragi

dengan konsentrasi garam lebih dari 0,05% (w/v) tidak bisa digunakan pada proses fermentasi

karena potensi masalah korosi. Hidrolisis sel ragi sering dicapai dengan autolisis

menggunakan autolisis.

Peptone

Peptone biasanya sangat mahal untuk industri fermentasi skala besar. Peptone

disiapkan dengan asam atau enzim hidrolisis dari materi tinggi protein : daging, kasein,

gelatin, soy meal, biji katun, dll. Komposisi asam amino bergantung pada sumber protein asli.

Pepton dari tanaman selalu mengandung lebih banyak karbohidrat.

Soya Bean Meal (tepung kedelai)

Sisa dari kedelai yang sudah diproses menjadi ekstrak menjadi minyak adalah 50%

protein, 8% komponen nitrogen non protein, 30% karbohidrat, dan 1% minyak. Sisa tepung

kedelai biasanya digunakan untuk fermentasi antibiotik karena komponen lambat

dimetabolisme, sehingga menghilangkan kemungkinan penurunan pembentukan produk.

C. Air

Semua proses fermentasi, kecuali fermentasi dengan substrat padat memerlukan

jumlah air yang sangat banyak. Tidak hanya sebagai pelarut, tetapi juga penting untuk alat

Page 7: tugas 1 bioproses~ fix

tambahan dan pembersihan. Sebelum digunakan perlunya penghilangan suspensi padat,

koloid, dan mikroorganisme. Ketika air yang disuplai adalah air sadah, perlunya pengolahan

untuk menghilangkan garam seperti kalsium karbonat. Besi dan klorin juga perlu dihilangkan.

Air menjadi sangat mahal, sehingga mengharuskan recycle dan penggunaan kembali

jika dimungkinkan. Meminimalkan baiya air dan mereduksi volume yang dibutuhkan untuk

pengolahan limbah air.

D. Mineral

Normalnya, kecukupan jumlah kobalt, tembaga, besi, magnesium, molybdenum, dan

zink terdapat dalam air atau sebagai impuritis dari komposisi media. Untuk contoh, corn steep

liquor mengandung mineral dalam jumlah yang besar untuk mencukupi kebutuhan mineral

minor dan trace yang dibutuhkan. Adakalanya, jumlah kalsium, magnesium, fospor, kalium,

sulfur, dan klorida kurang dari yang dibutuhkan sehingga perlu ditambahkan garam spesifik.

E. Vitamin dan faktor tumbuh

Banyak bakteri dapat mensintesis semua kebutuhan vitamin dari elemen dasar. Untuk

bakteri lain, jamur filame dan jamur, harus ditambahkan suplemen untuk media fermentasi.

Banyak karbon alami dan sumber nitrogen juga mengandung sedikit vitamin yang dibutuhkan

sebagai kontaminan minor.

F. Precursor

Beberapa fermentasi harus didukung dengan prekursor yang kusus, khususnya produk

metabolit sekunder. Ketika dibutuhkan, precursor ditambahakan dengan dikontrol jumlahnya

dan pada sebuah bentuk murni. Contohnya meliputi asam fenilacetic atau fenilactemida

ditambahkan sebagai precuesor rantai samping pada produksi penisilin. D-threonine

digunakan sebagai prekursor pada produksi L-isoleuctine dengan Serratia marsescens dan

asama anthranilic ditambahkan untuk membuat fermentasi ragi Hansenula anomala selama

produksi L-tryptopan.

G. Inducer dan elicitor

Jika produk fermentasi bergantung dengan kehadiran inducer kusus atau analog

struktural , maka perlu ditambahkan pada media pengembangbiakan atau ditambahkan pada

titik tertentu saat fermentasi. Pada pengembangbiakan sel tumbuhan yang memproduksi

metabolite sekunder, seperti plavonoid dan terpenoid, dapat menjadi pemicu dengan

ditambahkan elicitor. Hal ini dapat diisolasi dari berbagai mikroorganisme, terutama

tumbuhan patogen. Inducer sering dibutuhkan pada fermentasi genetically mified

microorganisme (GMMs).

Page 8: tugas 1 bioproses~ fix

H. Inhibitor

Inhibitor digunakan untuk mengarahkan metabolisme menghasilkan produk yang

diinginkan dan mengurangi pembentukan metabolik intermediet lain, dan mencegah

metabolisme lanjut dari produk yang diiginkan. Contohnya adalah sebuah inhibitor yang

bekerja pada metabolisme sodium bisulfat yang digunakan pada produksi gliserol oleh S.

Cirivisiae

I. Modifikasi permeabilitas sel

Komponen ini meningkatkan permeabilitas sel dengan memodifikasi dinding sel dan

membran, membantu melepaskan produk intraseluler pada medium fermentasi. Komponen

yang digunakan untuk tujuan ini meliputi penisilin dan surfactan. Komponen ini sering

ditambahkan pada fermentasi asam amino, meliputi proses produksi L-asam glutamat

menggunakan anggota genera Corynebacterium dan Brevibacterium

J. Oksigen

Berdasarkan jumlah oksigen yang dibutuhkan organisme, disuplai dalam bentuk udara yang

mengandung 21% (v/v) oksigen, atau adakalanya sebagai oksigen murni ketika dibutuhkan

yang mendesak. Kebutuhan organisme akan oksigen bergantung dengan sumber karbon.

Kebanyakan fermentasi, pasokan oksigen atau udara disterilisasi terlebih dahylu sebelum

diinjeksikan pada media fermentasi.

K. Anti Busa

Anti Busa dibutuhkan untuk mengurangi busa selama fermentasi. Busa terjadi karena

media yang mengandung protein yang akan bergesekan dengan udara- media cair (broth) di

mana akan mengubah sifatnya menjadi busa stabil. Jika tidak dikontrol, busa akan

menyumbat filter udara, sehingga kondisi tidak akan aseptic lagi, fermenter akan

terkontaminasi dan mikroba akan bebas ke lingkungan. Sehingga penting untuk menyediakan

freeboard pada fermenter sebagai tempat regenerasi busa

Tiga cara yang dapat dilakukan untuk mengontrol pembentukan busa: memodifikasi

komposisi medium, menggunakan penghancur busa mekanik atau ditambahkan bahan anti

busa. Bahan kimia antibusa adalah bahan aktif permukaan yang akan mengurangi tegangan

permukaan dan menjepit busa secara bersamaan. Antibusa harus memiliki properti sebagai

berikut :

Dapat cepat hilang dan bekerja cepat

Cepat bekerja pada konsentrasi rendah

Dapat digunakan secara panjang

Tidak beracun pada mikroba fermentasi, manusia, dan hewan

Page 9: tugas 1 bioproses~ fix

Biaya murah

Stabil terhadap suhu

Sesuai dengan komponen media yang lain dan proses,tidak punya efek terhadap

kecepatan tranfer oksigen atau operasi proses downstream

Antifrom alami meliputi minyak nabati (dari kedelai, bunga matahari, dan lobak), minyak

ikan, minyak mineral, dan lemak hewan. Antibusa sintesis banyak menggunakan minyak

silikon, poli alkohol dan glikogen alkil. Beberapa diantaranya memeiliki efek kurang baik

pada proses downstream, kususnya dengan filtrasi membran

L. Media Pengembang biakan sel tumbuhan

Media pengembangbiakan normalnya berdasar pada media kompleks seperti media

pengembangbiakan elang, yang mengandung glukosa, mineral garam, vitamin, dan asam

amino. Untuk sel mamalia sebuah serum biasanya ditambahkan, seperti serum janin anak sapi,

serum anak sapi, serum anak sapi yang baru lahir, atau serum kuda. Sera menyediakan sumber

faktor tumbuh yang diperlukan, meliputi permulaan dan faktor tambahan, dan pengikat

protein. Sera juga menyuplai hormon, elemen jarang, dan inhibitor protease.

Komposisi kompleks yang tinggi dari sera membuat subtitusi kompisisi rendah biaya

sulit dilakukan. Sterilisasi dengan media yang diformulasi untuk media pengembangbiakan

hewan dan unsur media juga juga menjadi masalah jika banyak komponen tidak tahan panas,

memerlukan sterisasi menggunakan filter. Normalnya, komponen Sera 5-10% (v/v) dari

medium, tetapi usaha untuk mengurangi dan menghilangkan penggunaannya. Kebutuhan ini

didasarkan karena harga yang mahal dan fakta jika ada potensi prior dan virus. Dalam

beberapa keadaan kandungan harus di bawah 1-2% (v/v) dan beberapa dikembangkan pada

media bebas serum

M. Media pengembang biakan sel tumbuhan

Berbeda dengan media pengembangbiakan sel hewan, untuk sel tumbuhan biasanya

secara kimia ditetapkan. Media mengandung sumber karbon organik (sel tumbuhan tumbuh

secara heterotropical), sumber nitrogen, garam mnieral dan hormon pertumbuhan. Sukrosa

secara sering menjadi sumber karbon, terutama untuk produksi metabolisme sekunder, tetapi

glukosa, fruktosa, maltosa dan lactosa juga digunakan. Nitrat biasanya menjadi sumber

nitrogen, sering didukung dengan garam amonium. Tetapi, beberapa spesies mungkin

membutuhkan nitrogen organik, normalnya berbentuk asam amino. Kombinasi dan

konsentrasi hormon tumbuhan yang disediakan bergantung pada fermentasi spesifik. Auxins

biasanya disuplay, bersama dengan sitokinin untuk mendukung pembelahan sel. Dua fasa

Page 10: tugas 1 bioproses~ fix

kultur selalu membuktikan bergunanya dalam meningkatkan produktifitas, biasanya untuk

produksi metabolit sekunder seperti sitokinin. Fasa pertama menggunakan optimasi medium

untuk pertumbuhan, yang kedua mendukung pembentukan produk.

N. Budaya Pemeliharaan Media

Media yang digunakan untuk penyimpanan dan pengembangbiakan adalah kunci

dalam menjaga keturunan mikroba industri. Media dirancang untuk kelangsungan hidup yang

baik dan meminimalisir kemungkinan pengembangan variasi genetik. Umunya, media harus

bisa mngurangi produksi metabolit beracun yang dapat membuat effek tidak stabilnya

keturunan.Jika keturunan secara alami tidak stabil, harus ada pemeliharaan pada media yang

selektif untuk karakter yang spesifik.