BIOINDUSTRI AGUS SUYANTO Aplikasi Bioteknologi dalam bidang industri

BIOINDUSTRI AGUS SUYANTO

Aplikasi Bioteknologi dalam bidang industri Bioteknologi adalah prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis yang menghasilkan barang dan jasa. Bioindustri adalah satu bagian dari bioteknologi, yakni penerapan mikroorganisme dan enzim dalam skala besar (industri) yang memperhitungkan kajian ekonomis dan untung rugi suatu proses produksi

www. thmemgallery. com Company Logo Definisi Bioindustri • Bioindustri secara umum adalah: • Aplikasi bioteknologi dalam bidang industri • Keywords: bioteknologi & industri • Bioteknologi: • Prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan barang dan jasa.

Company Logo Definisi Bioindustri • Jadi BIOINDUSTRI adalah satu bagian dari bioteknologi , yakni penerapan mikroorganisme dan enzim dalam skala besar (skala industri) serta memperhitungkan kajian ekonomi dan untung rugi suatu proses produksi • Point Penting: 1. Penerapan agen biologis (mikroorganisme) 2. Skala Produksi Besar (Skala Industri) 3. Adanya Kajian Ekonomi

Company Logo Ruang Lingkup Bioindustri • Skala Aplikasi Bioteknologi 1. Laboratorium q 2. Skala Pilot q 3. Tahap seleksi mikroorganisme (baik tanaman maupun hewan) Penerapan kondisi operasi optimum Skala Industri q Proses produksi dengan pertimbangan ekonomi industri

Company Logo Ruang Lingkup Bioindustri • Bioteknologi modern untuk penelitian dan pengembangan produk fermentasi harus dapat diaplikasikan pada: 1. Bahan Baku q 2. Proses q 3. Memperbaiki bahan baku untuk proses tradisional Pengembangan bioreaktor Kultur Mikroba q Memperkaya aplikasi mikroba

Bahan Baku Fermentasi • Hasil Pertanian • Sereal, buah-buahan, sayuran, kacang-kacangan • Hasil Peternakan • Susu sapi, daging • Hasil Perkebunan • Kopi, coklat, tebu • Limbah Industri • Molase, jerami, dedak, kulit kopi, kulit coklat, sabut kelapa, ampas tahu, ampas biji yang telah diambil minyaknya, air limbah, sampah

Syarat Bahan Fermentasi • Mudah didapat • Jumlah besar • Harga murah • Ada substitusinya

SUMBER MIKRO-ORGANISME INDUSTRI 1. Sumber Alami : tanah, air sungai, laut, tanaman, hewan, limbah, kotoran, dll. 2. Koleksi kultur: lembaga tempat menyimpan dan memelihara mikro-organisme

NAMA KOLEKSI KULTUR DUNIA Tempat ATTC CBS CCM CDDA CIP CMI DSM FAT IAM NCIB America Type Culture Collection Centraal Bureau Voor. Schimmelculture Czechoslovak collection of microorganism Canadian Department of Agriculture Collection of The Institute Pasteur Commonwealth Mycological Institute Deutsche Samlung Von Microorganism Faculty of Agriculture Tokyo University Institute of Applied Microbiology National Collection of Industrial Bacterial Rockville, USA Baarn, Netherland Canada, Otawa Paris Kew, UK Gottigen, Jerman Tokyo Univ of Tokyo Aberdeen, Scot London, UK

Bahan baku Fermentasi • Setiap mikroorganisme memerlukan: 1. Air 2. Sumber Energi 3. Sumber Karbon 4. Sumber Nitrogen 5. Mineral 6. Oksigen (jika aerobik)

Bahan baku Fermentasi • Air • Merupakan komponen utama fermentasi • Yang harus diperhatikan: • p. H • Garam terlarut • Bahan buangan terlarut • Penyiapan air • deionisasi, penambahan garam, dll

Bahan Baku Fermentasi • Sumber energi • Berasal dari oksidasi media atau cahaya • Sebagian besar mikroorganisme industri adalah chemoorganotrophs • Sumber energi banyak berasal dari sumber karbon

Bahan Baku Fermentasi • Sumber Karbon • Faktor yang mempengaruhi pemilihan sumber karbon: • Harga , contoh: pembuatan etanol dimana 60 -70% biaya produksi berasal dari bahan baku • Kemurnian sumber karbon, contoh; ion logam harus dihilangkan dari karbohidrat pada proses dengan asam sitrat • Metode preparasi media, khususnya pada proses sterilisasi pada karbohidrat • Peraturan pemerintah, contoh penggunaan gula sebagai konsumsi

www. thmemgallery. com Company Logo Bahan Baku Fermentasi • Sumber Karbon • Sumber karbon: • Karbohidrat • Minyak dan lemak • Molase • Whey susu • Hidrokarbon • Glukosa • Laktosa • dll

www. thmemgallery. com Company Logo Bahan Baku Fermentasi • Sumber Nitrogen • 3 -15% berat mikrobia adalah nitrogen • Sumber nitrogen secara umum: • Nitrat • Urea • Amonia (sebagai kontrol p. H dan sumber nitrogen) • Garam-garam amonium

Company Logo Bahan Baku Fermentasi • Mineral • Dibutuhkan untuk pertumbuhan dan metabolisme • Contoh mineral penting: • Magnesium, fosfor, potasium, sulfur, kalsium, klorin • Mineral lain yang biasanya keberadaannya merupakan impuritis dalam bahan • Kobalt, besi, zinc, mangan, tembaga

www. thmemgallery. com Company Logo Bahan Baku, Produk , Mikro Bahan Baku Produk Mikroorganisme Susu Sour milk product, LAB, yeasts, acetic acid curdled milk, sour cream, bacteria, fungi yoghurt, kefir, koumiss, sour cream butter, cheese Meat Fermented sausage HAM Fungi, yeasts, LAB, staphylococci, streptomyces Fungi, yeasts, LAB, staphylococci Fish sause, fermented fish silage Staphylococci, vibrio costicola, LAB Olives, cabbage, cucumber, tomato, and other Fermented olive, saurerkraut, pickled cucumber LAB

www. thmemgallery. com Company Logo Bahan baku, produk , mikro Bahan Baku Produk Mikroorganisme Dough and batters made Sourdough, yeast dough, LAB, yeast vide infra from cereals kisra Malt, Koji, made from cereals and grains Beer, sake LAB, Yeasts, Fungi Beer, wine Vinegar Acetic acid bacteria Grape and other fruits Wine Yeast, LAB, fungi Soy, locust bean Soy sauce, tempe LAB, Bacilli, fungi, yeast Grass, maize, potato Silage LAB

Kabutuhan Oksigen n. Aerob: Mikroorganisme yang untuk pertumbuhannya membutuhan oksigen bebas n. Anaerob: Mikroorganisme yang untuk pertumbuhannya hanya atau tumbuh baik jika tidak ada oksigen bebas. Organisme menggunakan oksigen hasil pemecahan substrat n. Mikroaerofil: Mikroorganisme yang hanya dapat tumbuh baik jika konsentrasi oksigen hanya tersedia dalam jumlah kecil n. Fakultatif anaerob/aerob: Mikroba yang dalam pertumbuhannya tergantung pada konsentrasi oksigen yang ada dalam medium n. Aerotoleran anaerob: Organisme yang selalu dapat tumbuh pada keadaan anaerob -- it ignors the presence of oxygen. n. Kapneat mikroba: Organism yang untuk pertumbuhannya memerlukan 3 - 10% CO 2 For lecture only BC Yang

Pengaturan lingkungan untuk pertumbuhan bakteri Contoh: organisme yang untuk pertumbuhannya memerlukan 3% - 10% CO 2 Obligat anaerob. Tidak dapat tumbuh jika terdapat oksigen. Oksigen terdapat dalam jumlah kecilpun toksik Contoh: Bacteroides spp. BC Yang

Company Logo Aplikasi Bakteri Fermentasi No. Nama produk atau Bahan baku makanan Bakteri yang berperan 1. Yoghurt susu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus 2. Mentega susu Streptococcus lactis 3. Terasi ikan Lactobacillus sp. 4. Asinan buahan buah-buahan Lactobacillus sp. 5. Sosis daging Pediococcus cerevisiae 6. Kefin susu Lactobacillus bulgaricus dan Srteptococcus lactis

www. thmemgallery. com Company Logo Aplikasi Bakteri Nama Produk Bakteri yang Berperan Bir, Roti, wine, keju, Daging termermentasi Latic acid bacteria Vinegar Spesies Acetobacter Insektisida Bacillus thuringiensis Asam amino Klebsiela aerogenes Aseton Spesies clostridium Etanol, gliserol Zymomonas mobilis Xantan Xhantomonas campastris Selulosa (nata) Acetobacter xylinum Enzym α-amylase Bacillus substilis

PROTEIN SEL TUNGGAL (PST

Protein mikroba sebagai sumber pangan untuk manusia mulai dikembangkan pada awal tahun 1900. Protein mikroba ini kemudian dikenal dengan sebutan Single Cell Protein (SCP) atau Protein Sel Tunggal. Menurut Tannembaum (1971), Protein Sel Tunggal adalah istilah yang digunakan untuk protein kasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme, seperti bakteri, khamir, kapang, gang dan protozoa. Sebenarnya ada dua istilah yang digunakan untuk produk mikroba ini, yaitu PST (Protein Sel Tunggal) dan Microbial Biomass Product (MBP) atau Produk Biomassa Mikrobial (PBM). Bila mikroba yang digunakan tetap berada dan bercampur dengan masa substratnya maka seluruhnya dinamakan PBM. Bila mikrobanya dipisahkan dari substratnya maka hasil panennya merupakan PST.

Produksi Protein Sel Tunggal dalam Mikroba Berfotosintesa Ganggang dan bakteri tergolong mikroba berfotosintesa yang digunakan untuk memproduksi protein sel tunggal. Pertumbuhan berfotosintesa gang yang diingikan, seperti Chlorella, Scenedesmus, dan Spirulina , adalah menurut reaksi sebagai berikut : Karbon dioksida + air + ammonia atau nitrat + mineral → sel gang + oksigen

Tabel proses pilihan untuk membuat protein sel tunggal pada gang. Organis Bahan Mentah Produksi Produsen atau me Pengembang Chlorella CO₂ (dengan 2 metrik Taiwan Chlorella sp. foto-2 sintesa); ton/hari Manufacture Co. Ltd, sirup tebu, tetes Taipei (nonfotosintesa) Scenede CO₂, urea smus (dengan acutus fotosintesa) 20 mg/m 2/h Central Food ari Technological Research Institute, mysore, India Spirulina CO₂, atau maxima Na. HCO 3 (dengan fotosintesa) 320 metrik Sosa Texcoco, SA, ton/tahun Mexico City

PST adalah satu aplikasi dari Bioteknologi • Bioteknologi konvenional : • Bioteknologi modern ü Pemanfaatkan microorganisme üMemanfaatkan prinsip- dalam menghasilkan alkohol, asam asetat, gula dll. ü Microorganisme dapat mengubah bahan pangan. ü Proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi. ü Adanya penggunaan makhluk hidup prinsip ilmiah melalui penelitian. üMenghasilkan produk secara efektif dan efisien. üDidasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA

Manfaat PST • Sejak tahun 1910 di Berlin PST dari Khamir telah yang dikenal dengan sebutan “food yeast” telah diproduksi selama perang Dunia I dan II. • ”food yeast” digunakan di Jerman, Jepang dan Rusia dalam bentuk tepung, pasta, sirup atau dikeringkan.

Mikroorganisme berperan • Khamir Saccharomyces cerevisiae Candyda lipolytica C. utilis • Bakteri Hydrogenomonas sp Cellulomonas sp Thermomonaspora fusca • Kapang Aspergillus fumigatus Trichoderma viride Fusarium sp • Ganggang Scenedesmus acutus Spirulina maxima

Kelebihan • Produksi protein lebih cepat dan efisien dibandingkan produksi protein nabati atau hewani • Nilai gizi PST lebih tinggi dibandingkan protein nabati karena komposisi asam amino lebih lengkap • Produksi PST tidak memerlukan tempat yang luas dibandingkan produksi protein nabati atau hewani • Produksi PST tidak dipengaruhi kondisi luar karena kondisi fermentasi dapat diatur • Proses produksi PST fleksibel karena dapat digunakan berbagai substrat dan mikroorganisme

Kelemahan • Kandungan asam nukleat tinggi • Mikroorganisme mungkin mengadsorbsi komponen beracun atau karsinogenik yang terdapat di dalam substrat • Dinding sel mikroorganisme kadang-kadang mengandung komponen yang tidak dapat dicerna dan bersifat racun atau menyebabkan alergi • Fluktuasi harga dan persediaan substrat yang tidak tetap

6. Diagram proses / Tahapan produksi PST