Pengantar Mikrobiologi Industri

Mikrobiologi IndustriBodhi Dharma

Mikrobiologi Industri

Defenisi: “Merupakan salah satu cabang mikrobiologi yang mengkaji pemanfaatan mikroorganisme untuk menghasilkan bahan berupa produk” yaitu (a).Bahan yang dapat dikonsumsi langsung (bahan pangan), (b). Bahan setengah jadi yang harus dicampurkan dengan bahan lainnya agar dapat dikonsumsi, (c). Bahan obat-obatan, vaksin, antiobiotik, vitamin, pewarna makanan, penyedap makanan, enzim,dll.,(d). Bahan kimia untuk keamanan lingkungan: ethanol, pewarna pakaian, pewarna cat, plastik biodegradable,dll.

Mikrobiologi industri tidak dapat dilepaskan dari kemampuan mikroorganisme dalam melakukan proses fermentasi.

Fermentasi: Perubahan gradual oleh enzim yang dihasilkan oleh bakteri, khamir (yeast), dan jamur.

Contoh: pengasaman susu, dekomposisi pati dan selulosa menjadi gula, pengubahan gula menjadi alkohol dan CO2,

dan oksidasi senyawa nitrogen organik, dll.

Sejarah• Tahap I: Industri fermentasi dimulai sebelum tahun 1900, yaitu dengan

dimulainya pembuatan alkohol dan vinegar (cuka). Di Arab, produksi dalam skala besar dimulai tahun 1700. Pengembangan proses dengan menggunakan termometer dimulai tahun 1757 dan pemindahan panas pada tahun 1801. Pada pertengahan abad 19, fungsi yeast (khamir) dalam fermentasi alkohol mulai dikembangkan. Pada akhir abad 19 telah mulai digunakan kultur murni yeast pada pembuatan starter (inokulum).

• Vinegar pada mulanya dihasilan dari oksidasi wine karena adanya pertumbuhan mikroba liar (wild type) pada wine. Pada perkembangannya proses ini ditingkatkan dengan penggunaan generator dan medium penyangga (bufer). Pada akhir abad 19 dan awal abad 20, teknik pasteurisasi ditemukan dan mulai diaplikasikan untuk sterilisasi medium disamping itu dilakukan juga penambahan vinegar 10% kedalam medium wine untuk meningkatkan keasaman medium dan mencegah terjadinya kontaminasi. Jadi konsep proses yang lengkap dimulai pada awal abad 20, walaupun proses sederhana telah dimulai abad 18 di Arab.

Faktor-faktor yang dibutuhkan dalam pengembangan industri mikroba:

a. Mikrobia (mikroorganisme).

b. Bahan dasar

c. Sifat bioproses yang mendukung

d. Pilot plant

e. Faktor lingkungan dan sosek

Syarat mikrorganisme yang akan digunakan:

1. Dalam kondisi biakan murni.

2. Unggul Secara Genetis.

3. Merupakan jenis yang stabil

4. Bukan merupakan jenis patogen.

Bahan dasar:- Hasil Pertanian: jerami, dedak, biji-bijian, kelapa dan

sabutnya, dll.- Hasil Perkebunan: gula tebu, ampas tebu, kulit kopi,

kulit coklat, minyak sawit, dll.- Limbah industri: limbah CPO, limbah tahu, sampah,

limbah tapioka, dll.Syarat-syarat bahan dasar:1. Mudah didapat2. Terdapat dalam jumlah besar3. Murah harganya4. Terdapat bahan pengganti alternatif

Sifat-sifat proses:

Kegiatan Mikrobia dalam melakukan proses fermentasi meliputibeberapa kelompok proses yaitu:1. Pertumbuhan. Kata ini dipakai bagi individu tunggal atau

organisme-organisme yang membentuk koloni, mencakup peningkatan ukuran sel serta reproduksi sel secara langsung dengan pembelahan, pertunasan atau pembentukan badan khusus seperti spora dan konidia.

2. Asimilasi. Merupakan aktivitas yang mengubah berbagai komponen substrat menjadi substansi sel, sehingga memberikan pertumbuhan dan aktivitas hidup yang diperlukan.

3. Biosintesis. Merupakan pembentukan senyawa-senyawa kompleks dalam sel dalam jumlah yang lebih banyak daripada yang diperlukan untuk menjaga dan mempertahankan aktivitas normal sehari-hari. Senyawa hasil biosintesa umumnya adalah substansi biokimia aktif yang esensial (seperti enzim, vitamin, antibiotika, toksin dan lain-lain) yang dapat tetap dijaga keberadaannya dalam sel atau (lebih sering) dikeluarkan dari sel dan masuk kedalam substrat. Biosintesa biasanya tidak spesifik untuk suatu spesies, tetapi khas untuk suatu strain.

Asimilasi dan Biosintesa dikelompokkan kedalam anabolisme dan merupakan proses yang memerlukan energi ATP, yang diperoleh dari proses disimilasi atau katbolisme.

• Disimilasi. Merupakan proses pengubahan senyawa substrat (yang merupakan sumber energi bagi organisme) atau senyawa-senyawa didalam sel seperti glikogen dan ATP (yang merupakan cadangan energi) menjadi senyawa yang memiliki tingkat energi yang lebih rendah, sedemikian rupa hingga energi dibebaskan dalam proses ini. Disimilasi berlangsung dalam sel dan produknya dikeluarkan ke media sekitarnya. Disimilasi terutama menghasilkan senyawa anorganik dan beberapa unsur tertentu. Contohnya adalah karbohidrat, glikosida, alkohol mono dan poli basa, aldehid, asam mono- dan polibasa, asam keto dan hidroksi, hidrokarbon, asam amino, dan amina; sejumlah garam Fe, Mn dan As, unsur Karbon, belerang dan lain-lain.

Efek dari sifat-sifat proses:Perbedaan proses yang berlangsung akan memberikanpengaruh terhadap pemilihan kondisi fermentasi aerobatau anaerob, medium cair atau medium padat, proses fermentasi batch, feed batch atau continue.Selain pengaruh terhadap faktor diatas, sifat proses jugaberpengaruh terhadap:1. Tipe fermentor2. Optimasi lingkungan: pH, aerasi, suhu dan kadar

nutrien.3. Jenis alat bantu: sumber air, listrik, kompresor dan lain

sebagainya.4. Cara atau teknik pengambilan hasil dan sterilisasi.