Teknik FermentasiTeknik Fermentasi1. Pendahuluan

* Sejarah perkembangan teknologi fermentasi* Peranan Teknologi fermentasi

2. Proses-proses Fermentasi* Komponen proses fermentasi* Oksidasi Biologi* Peranan enzim dalam proses fermentasi

3. Metode dan Kinetika Fermentasi* Fermentasi sistem tertutup* Fermentasi kontinyu* Fermentasi Fed Bacth

4. Isolasi Mikroba* Isolasi mikroba yang penting dalam industri* Metode isolasi* Metode seleksi* Penyimpanan kultur

5. Media Fermentasi* Komposisi medium* sterilisasi medium

6. Inokulum Fermentasi* Inokulum sel Khamir* Inokulum bakteri* Inokulum kapang* Inokulum dalam fermentasi makanan

PenilaianPenilaian• Tugas : 10%• Kuis : 10%• Diskusi : 20%• UTS : 25%• UAS : 25%• Absensi : 10%

ReferensiReferensi• Ansori Rachman, 1989, Pengantar Teknologi

Fermentasi, IPB, Bogor• FG.Winarno & S.Fardiaz,1979, Biofermentasi dan

Biosintesa Protein,Penerbit Angkasa, Bandung • Sri Kumalaningsih dan Nur Hidayat, 1995, Mikrobiologi

Hasil Pertanian, Penerbit IKIP Malang• Tien R.Muchtadi, 1997, Teknologi Proses Pengolahan

Pangan, IPB, Bogor• Volk & Wheeler, 1988, Mikrobiologi Dasar, Penerbit

Erlangga, Jakarta• M.Agus Krisno Budiyanto, 2002, Mikrobiologi Terapan,

UMM, Malang

PendahuluanPendahuluanFermentasi berasal dari bahasa latin Ferfere : mendidihkan, yaitu

berdasarkan ilmu kimia terbentuknya gas-gas (CO2) dari suatu cairan kimia

Sejarah Perkembangan Teknologi Fermentasi* Fermentasi (konvensional) : Perubahan sari buah menjadi alkohol* Fermentasi (Ilmiah):1. Louis Pasteur (1858)(Prod. Asam laktat)

Fermentasi terjadi jika ada sel-sel khamir2. Buchner (1897) “Cell Free Extract”

- Fermentasi terjadi tanpa adanya sel-sel hidup- Fermentasi terjadi karena aktifitas enzim

Fermentasi (Biokimia):Aktifitas mikrobiologi untuk memperoleh energi yang diperlukan untuk metabolisme dan pertumbuhannya melalui pemecahan senyawa2 organik secara anaerobik.

Fermentasi sebenarnya :-Aktifitas matabolisme mikroorganisme baik secara aerobik maupun anaerobik dimana terjadi perubahan atau transformasi kimiawi dari substrat organik-Reaksi oksidasi reduksi, dimana zat yang dioksidasi (pemberi elektron) adalah zat organik dengan melibatkan zat yang direduksi (penerima elektron) adalah zat organik dengan melibatkan mikroorganisme (bakteri, kapang dan ragi)

Teknologi Fermentasi :Ilmu teknik terapan yang mendasari industri fermentasi melalui pemanfaatan secara terpadu berbagai cabang ilmu seperti : Mikrobiologi, Biokimia, Kimia, Keteknikan, rekayasa Genetika dan Biologi Molekuler

Industri FermentasiIndustri Fermentasi• Perang Dunia I : Ind.Gliserol,

aseton-butanol, antibiotika • Teknik isolasi mikroba,

penggunaan biakan murni dst

• Penggunaan fermentor

Produk-produk fermentasiProduk-produk fermentasia. Alkohol,Bir, khamer (fermentasi bahan

yang mengandung pati atao kadar gula tinggi dengan mengg.ragi Sacharomyces cereviciae)ada 3 tahap :- Pembuatan lart.nutrien - Fermentasi- Destilasi etanol

Menurut Mentri Kesehatan No.86 Th.1997,minuman berakohol dibagi dalam 3 gol :

1. Gol A : kadar alkohol 1-5% (Bir)2. Gol.B : kadar alkohol 5-20% (anggur)3. Gol C : kadar alkohol 20-55% ( whisky

dan Brandy)

b.Yogurt (fermentasi susu dengan bakteri Lactobacillus acidophilus)

Produk Probiotik

Probiotik : kultur (mikroba) yang disajikan dalam keadaan hidup, jumlahnya banyak (>1 juta per gram), dapat hidup stabil dalam ekosistem usus

Fungsi Probiotik : kekebalan tubuh, tambahan nutrisi setelah mengkonsumsi antibiotik, pengobatan candidiasis

c. MSG (monosodium glutamat), fermentasi dari media tebu, jagung, beras, cassava, biang gula dan sagu

d. Produk minuman spt : Calpico

e. Kecap (cina sejak 722 SM), coklat, teh hitam, keju

f. Peuyeum/ tape (fermentasi gula dalam singkong dengan khamir/ragi)

Proses-proses fermentasiProses-proses fermentasiProses fermentasi yang penting dalam

industri komersial adalah:1. Produksi sel mikroba2. Produksi enzim mikroba3. Produksi hasil metabolisme mikroba4. Proses transformasi

Produksi sel mikrobaProduksi sel mikroba1. Produksi ragi (awal 1900)2. Prod. Protein Sel Tunggal/ Cell Mass

Production/protein mikroba (mulai 1960)keuntungan : untuk mengganti protein alami yang relatif mahal sebagai diet bagi manusia maupun binatang

Tabel 1.Laju pertumbuhan babarapa mikroorganisme

Tabel 2. Laju produksi harian berbagai bentuk protein pangan

Produksi enzim mikrobaProduksi enzim mikrobaEnzim dapat diperoleh dari :- Hewan- Tanaman- Mikroba (Hasil >>) melalui teknik

fermentasi dan lebih mudah untuk memperbaiki produktivitasnya daripada tanaman dan hewan

Produksi hasil metabolisme Produksi hasil metabolisme mikrobamikroba

Pertumbuhan mikroba ada beberapa tahap :1. Fasa adaptasi2. Fasa Eksponensial (prod.merabolit primer)3. Fasa stasioner (metabolit sekunder)4. Fasa kematianKinetika pertumbuhan ini diikuti dengan produk yang dihasilkan Contoh: sel, asam amino, nukleotida,as.nukleat,lipida, karbohidrat dllBeberapa produk metabolit utama dan fungsi dalam industri :

Metabolit Utama Fungsi dalam industriEtanol bahan bakar,minuman,obatAsam sitrat industri panganAceton-butanol pelarutAsam glutamat penyedap rasaLisin, vitamin bahan tambahan

Proses TransformasiProses TransformasiSel mikroba dapat digunakan untuk mengubah

senyawaan menjadi senyawa lain yang secara struktur berkaitan yang mana senyawa yang dihasilkan mempunyai nilai ekonomi yang tinggi

Reaksi yang terlibat :dehidrogenasi, oksidasi, hidroksilasi,dehidrasi dan kondensasi.

Contoh : Pengubahan alkohol menjadi asam asetat, D-arabitol menjadi xylitol, produksi antibiotik, produksi sel amobil (merupakan usaha proses transformasi yang dapat digunakan berulang)

Komponen Proses FermentasiKomponen Proses Fermentasi• Proses Fermentasi mempunyai enam komponen

dasar :1. susunan medium untuk pengembangan inokulum dan di dalam fermentor2. sterilisasi medium, fermentor dan peralatan yang lain3. Aktivitas produksi, pemanfaatan kultur murni, jumlah inokulum untuk produksi4. Pertumbuhan mikroba dalam fermentor produksi pada kondisi optimum untuk pembentukan hasil5. ekstraksi produk dan pemurnian6. Penanganan limbah yang dihasilkan selama proses

Skema umum proses fermentasiSkema umum proses fermentasi

Starter

Fermentor produksi

Hasil

Pemisahan sel

Supernatan bebas sel Penanganan limbahEkstraksi hasil

Biomass

Oksidasi BiologiOksidasi BiologiProses oksidasi Biologi merupakan suatu proses oksidasi reduksi dalam

metabolisme sel (pada hewan, manusia dan mikroba)yang menghasilkan energi

Proses Oksidasi : Proses pelepasan elektron

Proses reduksi : proses penangkapan elektron Oksidasi (-elektron)A B Reduksi (+elektron)

Fermentasi : suatu reaksi oksidasi reduksi di dalam sistem biologi yang menghasilkan energi, dimana sebagai donor dan aseptor elektron digunakan senyawa organik

Sel-sel yang melakukan fermentasi mempunyai enzim-enzim yang akan mengubah hasil dari reaksi oksidasi (ex. Asam) menjadi suatu senyawa yang mempunyai muatan yang lebih positif sehingga dapat menangkap elektron (aseptor) elektron terakhir dan menghasilkan energi.

Reaksi oksidasi disebut juga reaksi dehidrogenasi

Reaksi Reduksi : reaksi hidrogenasiCH3 Dehidrogenasi (-2H) CH3

HC-OH C=OHOC=O Hidrogenasi (+2H) HOC=OAsam laktat asam piruvat

Yang dapat membawa elektron (baik donor maupun penerima) adalah koenzim (DPN, DPNH+H+)

CH3 DPN DPNH+H+ CH3 HC-OH C=OHOC=O DPN DPNH+H+ HOC=OAsam laktat asam piruvat

Metode dan Kinetika Metode dan Kinetika FermentasiFermentasi

Fermentasi medium cair bisa dilakukan dengan 3 cara :

• Fermentasi sistem tertutup• Fermentasi kontinyu• Fermentasi Fed Batch

Fermentasi sistem tertutup (Bacth Culture)Fermentasi sistem tertutup (Bacth Culture)Merupakan fermentasi dengan jumlah nutrien awal terbatas.Pada fermentasi ini tidak dilakukan lagi penambahan komponen substrat setelah inokulasi,

kecuali penambahan oksigen steril, antibuih dan asam atau basa untuk pengaturan pH

Fase pertumbuhan dipercepat (eksponensial) dapat ditulis dengan persamaan :

Jika ditulis dalam bentuk logaritma :Ln Xt = Ln X + µt ………………………………… (2.3)

Plot logaritma dan konsentrasi sel akan membentuk garis lurus dengan slope µ. Selama fase eksponensial pertumbuhan mikroba tumbuh dengan laju pertumbuhan maksimum (µmaks)

Tabel. Nilai µmaks beberapa mikroba

Selama pertumbuhan :Selama pertumbuhan :- konsumsi nutrisi- konsumsi nutrisi- Dihasilkan produk metabolit- Dihasilkan produk metabolit- Selang waktu tertentu terjadi penurunan pertumbuhan karena substrat - Selang waktu tertentu terjadi penurunan pertumbuhan karena substrat sebagai faktor pembatas atau ada akumulasi produk yang bersifat racun sebagai faktor pembatas atau ada akumulasi produk yang bersifat racun bagi mikrobabagi mikroba

Pertumbuhan yang mulai terhambat dapat dipercepat dengan menambah Pertumbuhan yang mulai terhambat dapat dipercepat dengan menambah substrat sampai jumlah tertentu. substrat sampai jumlah tertentu.

A – B A – B : Penambahan substrat yang seimbang dengan peningkatan : Penambahan substrat yang seimbang dengan peningkatan jumlah sel jumlah sel

B – CB – C : Pengurangan penggunaan substrat dipengaruhi oleh : Pengurangan penggunaan substrat dipengaruhi oleh akumulasi racun akumulasi racun

C – D C – D : Konstrasi substrat awal tidak mendukung pertumbuhan lagi : Konstrasi substrat awal tidak mendukung pertumbuhan lagi (0) (0)

Pada daerah A-B penambahan substrat seimbang dengan peningkatan jumlah Pada daerah A-B penambahan substrat seimbang dengan peningkatan jumlah sel :sel :

Pembentukan hasil yang berkaitan dengan pertumbuhan dapat ditulis dalam persamaan :

Dari persamaan diatas adanya hub. Antara laju spesifik pembentukan hasil dan laju spesifik pertumbuhan

Pada kultur Bacth dapat digunakan :• Menghasilkan produksi biomass (kondisi medium

harus mendukung pertumbuhan sel yang maks.• Metabolit utama (Fase eksponensial diperpanjang)• Metabolit sekunder (fase eksponensial diperpendek

dan memperpanjang fase stasioner )

Fermentasi KontinyuFermentasi Kontinyu

Terjadi penambahan medium secara kontinyu diikuti dengan pengambilan hasil (produk) dengan volume yang sama Steady State (kondisi dimana pembentukan sel-sel baru sama dengan sel-sel yang keluar dari fermentor) Shg :

- Konsentrasi sel

- Laju pertumbuhan tetap dengan bertambahnya waktu fermentasi

- Konsentrasi nutrien

- Konsentrasi produk

Dalam fermentasi kontinyu laju pertumbuhan spesifik Dalam fermentasi kontinyu laju pertumbuhan spesifik dipengaruhi :rasio antara laju aliran medium dan volume kultur (laju dipengaruhi :rasio antara laju aliran medium dan volume kultur (laju

dilusi/dilution rate/D)dilusi/dilution rate/D)

F F = laju aliran

D = V = volume kulturV

Perubahan konsentrasi sel setelah waktu tertentu :

Dalam keadaan stady state konsentrasi sel konstan :

Skema fermentasi kontinyuSkema fermentasi kontinyu

a. Sistem Chemostat

b. Sistem Turbidostat

Fermentasi Fed BatchFermentasi Fed Batch

Merupakan tindakan penambahan medium baru secara teratur pada kultur/ fermentasi tertutup

Sehingga :Volume kultur makin lama makin bertambah dan

sisa konsentrasi substrat menjadi sangat rendah dan menguntungkan dalam :

1. Mengubah pengaruh penekanan langsung dari sumber karbon yang digunakan dan membuat kondisi kultur dalam kapasitas aerasi fermentor

2. Menghindari pengaruh racun dari komponen medium

Kinetika Fermentasi Fed BatchKinetika Fermentasi Fed Batch

Pada kultur batch :X = Y (Sa – S)

X= konsentrasi biomassa

Pada S=0 , medium baru ditambahkan dengan laju dilusi (D) lebih rendah dari µm. Karena kecepatan konsumsi substrat sama dengan kecepatan substrat masuk ke dalam kultur, maka :

Dengan bertambahnya kultur maka laju dilusi (D) semakinlama semakin rendah

Vo = volume awal kultur

Isolasi dan Pemeliharaan KulturIsolasi dan Pemeliharaan Kultur

Seleksi mikroba : penggunaan prosedur dengan selektivitas yang tinggi untuk mendeteksi dan mengisolasi mikroba yang diinginkan diantara sekian banyak populasi mikroba

Seleksi miroba yang akan digunakan dalam industri fermentasi :

1. Seleksi PrimerDiperoleh beberapa mikroba yang menghasilkan suatu produk dan belum memperhatikan kemampuannya untuk berproduksi

2. Seleksi SekunderMerupakan tahap seleksi lebih lanjut dari tahap primer untuk menyingkirkan miroba yang tidak berpotensi, dengan pendekatan kualitatif dan kuantitatif

Isolasi MikrobaIsolasi MikrobaMikroba dapat diisolasi dari :Tanah, air, sayuran dan buah-buahan, limbah, berbagai jenis makanan dll

Cara Isolasi :1. Medium selektif

- Kultur cairan yang diperkaya (enrichment) kultur dengan daya selektif yang tinggi dimana medium hanya sesuai untuk pertumbuhan mikroba yang dikehendaki

ex.Bakteri salmonella yang jumlahnya sedikit dalam makanan dapat menggunakan medium cair yang berisi selenite Cystine Broth atau Tetrathionate Broth sebagai medium enrichment. Dengan cara ini konsentrasi sel salmonella di dalam makanan tersebut akan dipertinggi

Dalam medium cair, mikroba akan tumbuh dalam waktu 24-48 jam.Pertumbuhan dapat dilihat dalam bentuk :a. Kekeruhanb. Pertumbuhan pada permukaan (pelikel,cincin,flokulen atau membran)c. Sedimen / endapan

Bentuk pertumbuhan Bentuk pertumbuhan mikroba pada medium cairmikroba pada medium cair

2. Media padat2. Media padat

- Biakan agar miring dan agar tegak

- Biakan agar cawan- Metode agar tuang

Biakan agar cawanBiakan agar cawan

Metode agar tuangMetode agar tuang

Bentuk bakteri dan khamirBentuk bakteri dan khamir

Bentuk kapangBentuk kapang

3.Isolasi Acak3.Isolasi AcakDigunakan karena berbagai produk yang dihasilkan mikroba seperti antibiotika, asam amino dan nukleotida sulit digunakan sebagai faktor selektif dalam prosedur isolasi- Seleksi mikroba penghasil antibiotika- Seleksi mikroba penghasil asam amino

Pemeliharaan KulturPemeliharaan Kultur• Penyimpanan pada suhu rendah

1. Penyimpanan pada agar miring2. penyimpanan dengan nitrogen cair3. Penyimpanan spora dalam air

• Penyimpanan dalam bentuk kering1. Kultur tanah2. Liofilisasi (freeze drying)

Pembekuan kultur (sel stasioner) dan pengeringan dalam keadaan vakum

TempeTempeAda 3 tahap :1. Perendaman2. Pemasakan3. Pembiakan Inokulum

1. Perendaman1. Perendaman Tujuan :imbibisi air yang melunakkan

jaringan sel sehingga dapat mengurangi proses pengukusan.

Berlangsung 10-12 jam, sehingga berat akan naik 2-2,25 kali. Perendaman dengan air mengalir sehingga terjadi pergantian air setiap saat sehingga bakteri-bakteri (E.Coli, Lactobacillus dll) di permukaan kedelai tidak dapat aktif

2. Pemasakan2. Pemasakan

Setelah perendaman dilakukan pengupasan kulit, pencucian dan pemasakan.

Tujuan pemasakan untuk menonaktifkan bakteri2 pembusuk, juga untuk melunakkan jaringan sel dan biji kedelai

Ada 2 cara Pemasakan :a. Dengan uap air mendidih (pengukusan), tekanan 10-13 lb

selama 1 jamTujuan : tidak semua sel-sel vegetatif dapat mati tetapi proses pendinginan dan pengurangan air dapat berlangsung cepat sehingga mengurangi kontaminan dari udara

b. Perebusan, selama 2 jam setelah mendidihTujuan :membunuh sel2 vegetatif bakteri yang aktif, jamur, kontaminan2, tetapi membutuhkan waktu penirisan (untuk menurunkan aktivitas air)

3. Pembiakan Inokulum3. Pembiakan InokulumInokulum yang digunakan tidak murni

bercampur dengan bakteri-bakteri liar.

Inokulum dari spora jamur Rhizopus Oligosporus atau R.oryzae (Usar)

Perbandingan Tempe : Usar = 1 :10, dibungkus baik dengan daun maupun plastik, disimpan pada suhu kamar selama 1-2 hari (kurang dari 36 jam)

Air bersih

Kulit

Inokulum

kedelai

Sortasi

Perendaman dalam air

Pengupasan kulit

Pengukusan

Pendinginan

Inkubasi

Tempe

KecapKecapAda 2 macam kecap :a. Kecap manis (Indonesia)b. Kecap asin (Asia)

Tahap Proses pembuatan Kecap :1. Koji2. Penambahan Garam

1. Fermentasi Koji1. Fermentasi Koji

Kedelai dicampur dengan tepung gandum ditebarkan di atas bambu atau wadah dengan ketebalan 5 cm di atas rak-rak dan dibiarkan sampai spora-spora jamur (aspergilus Oryzae) tumbuh.Suhu 30oC, jamur tumbuh selama 5-7 hari.Jamur dapat mengeluarkan enzim yang memecah substrat menjadi asam amino dan glukosa (menentukan rasa dan aroma kecap)

2. Penambahan Garam (NaCl) 18-22%2. Penambahan Garam (NaCl) 18-22%Tujuan : a. Menarik senyawa-senyawa nitrogen

terlarut dalam koji ke dalam larutan garam.

b. Bakteri-bakteri alami dalam garam dapat memecah senyawa2 peptida menjadi asam-asam amino dan amoniak. Bakteri ini dapat menurunkan pH larutan garam yang disukai khamir dan menghasilkan alkohol sehingga hasil akhir yang enak

c. Menghentikan aktivitas jamur dalam koji, bakteri2 pembusuk tidak dapat tumbuh karena kadar oksigen rendah dan tingginya kadar garam

Diagram pembuatan KecapDiagram pembuatan Kecap

Kedelai

Perendaman

Pengukusan

Pendinginan

Pencampuran dengan tepung

Pemberian Inokulum

Inkubasi

Penambahan lart.garam

Filtrasi

Kecap

Fermentasi Susu (Yogurt)Fermentasi Susu (Yogurt)Susu

Dipanaskan(90oC, 15-30 menit)

Pendinginan sampai 43oC

Inokulasi 2% kultur campuran

Inkubasi

Pendinginan 5oC

Pembungkusan

Cara PembuatanCara Pembuatan• Susu dipanaskan pada suhu 90oC

bertujuan membunuh sel-sel vegetatif dan menurunkan kadar oksigen terlarut. Terjadi denaturasi protein menjadi kasein yang menyebabkan hasil akhir yang stabil dan konsistensinya merataKadang pemberian skim atau senyawa2 tambahan lain seperti gelatin (0,1-0,3%), agar-agar dan alginat dapat meningkatkan sifat fisik dan stabilitas dari produk akhir

Penggunaan InokulumPenggunaan Inokulum• Kultur campuran :

a. Streptococcus thermophilus (Lactis)Akan menguraikan laktosa atau gula

menjadi asam laktat dan senyawa peptida yang sedrehanab.Lactobacillus bulgaricus

Bekerja pada pH 4,5 , untuk menghasilkan asetaldehid

Sifat-sifat khusus dari Yogurt karena adanya as. Laktat, asetaldehid, diasetil, asam cuka. Rasa dan aroma banyak dimodifikasi dengan cara penambahan sukrosa dan buah-buahan

Cuka / As. AsetatCuka / As. AsetatFermentasi cara kultur rendamKeuntungan : luas permukaan lebih

besar (sehingga penyerapan oleh nutrien oleh bakteri asam acetat (acetobacter—enzim etanol dehidrogenase) lebih sempurna, waktu 6-8 hari

Media FermentasiMedia Fermentasi

1. Komposisi medium2. Sterilisasi medium

Medium FermentasiMedium Fermentasi• Medium : Suatu bahan yang terdiri atas

campuran nutrisi yang dipakai untuk menumbuhkan mikroba

• Menyediakan semua nutrien yang dibutuhkan oleh mikroba untuk memperoleh :- Energi- Pertumbuhan- Bahan pembentuk sel- Biosintesa produk2 metabolisme

Nutrisi (kebutuhan makanan) tiap-tiap golongan atau jenis mikroba berbeda-beda

Susunan kimia sel mikroba (umum):- Karbon- Oksigen- Nitrogen ± 95% (berat kering sel)- Hidrogen- Fosfor

Syarat-syarat MediumSyarat-syarat Medium

Susunan unsur-unsur Penyusun Sel BakteriSusunan unsur-unsur Penyusun Sel Bakteri

Unsur Kimia % Berat kering

KarbonOksigenNitrogenHidrogenFosforSulfur, Kalium & NatriumKalsium, magnesium, KlorBesiLainnya

502014831

0,50,20,3

Sel mikroba dapat menggunakan makanan dalam bentuk : - Padat (Holozoik)- Cair (Holofilik)

Sel Holofilik dapat juga menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut sebelumnya harus dicerna dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler (extracorporeal digestion)

Berdasarkan Kebutuhan karbon sel mikroba Berdasarkan Kebutuhan karbon sel mikroba dapat digolongkan :dapat digolongkan :

1. Autotrof (karbon anorganik : CO2 dan senyawa2 karbonat)

2. Heterotrof (karbon organik) :a. Saprofit (menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa2 jasad hidup yang telah mati) b. Parasit (hidup dalam jasad hidup

lainnya, bersifat patogen)

Berdasarkan kebutuhan oksigen, Berdasarkan kebutuhan oksigen, sel/ jasad dapat digolongkan :sel/ jasad dapat digolongkan :

1. Aerob (O2)

2. Anaerob (# O2)

3. Mikroaerob (sedikit O2)

4. Fakultatif anaerob (aerob dan anaerob)

5. Kanofil (kadar O2 sedikit dan CO2 tinggi)

Klasifikasi medium Klasifikasi medium berdasarkan susunan Kimiaberdasarkan susunan Kimia

Klasifikasi medium berdasarkan Klasifikasi medium berdasarkan konsistensinya :konsistensinya :

Proses fermentasi dilakukan :1. Kultur permukaan (pada medium

padat, semi padat dan cair)2. Kultur terendam (medium cair

dalam bioreaktor/ fermentor)

Kelemahan medium padat/ Kelemahan medium padat/ semi padat :semi padat :

• Pemakaian substrat yang tidak efisien

• Porositas medium kurang, sehingga menghambat pertumbuhan di seluruh bag. medium

Kelemahan medium cair :Kelemahan medium cair :

• Waktu fermentasi lama (skala besar)• Mudah terkontaminasi• Membutuhkan banyak bejana dan

vol.relatif kecil

Keuntungan Medium cair :• Komposisi dan konsentrasi medium dapat

diatur• Dapat memberikan kondisi optimum bagi

pertumbuhan dan aktifitas mikroba• Pemakaian medium dapat lebih efisien

Komponen mediumKomponen medium 1. Air2. Sumber karbon (karbohidrat, lemak,

protein)3. Sumber nitrogen (asam amino, protein,

urea, gas ammonia, garam amonium, nitrat)

4. Sumber protein : Corn Steep Liquor, tepung kedelai, tepung kacang tanah, hidrolisat casein, tepung ikan, limbah rumah potong hewan

5. Mineral

Konsentrasi mineral yang biasa digunakan Konsentrasi mineral yang biasa digunakan dalam fermentasi :dalam fermentasi :

6. Sumber vitamin (terdapat pada sumber karbon dan nitrogen alami)

7. Buffer (untuk mengendalikan pH medium. Ex. Ca-karbonat)

8. Regulator metabolisme (Precursor, inhibitor, inducer)

ex. - as. Fenilasetat sebagai precursor pd pembuatan penicillin- Natrium bisulfit sebagai inhibitor dalam prod. Gliserol

9. Anti buihTerbentuk dari protein dalam mediumex. Stearil, sulfonat, polypropilen glikol

Formulasi mediumFormulasi medium

• Dasar perhitungan dalam formulasi medium :

Sumber C + Sumber N + Keb.lain Sel + produk + CO2 + H2O

Formulasi diatas berdasarkan komposisi elemen mikroba :

Kebutuhan OksigenKebutuhan OksigenProduksi Khamir dari karbohidrat dan hidrokarbonProduksi Khamir dari karbohidrat dan hidrokarbon

Sterilisasi MediumSterilisasi MediumFaktor-faktor keberhasilan pada saat

strerilisasi :1. Komposisi med. Fermentasi2. pH3. Ukuran partikel tersuspensi

Dekstruksi mikroba dengan uap panas Dekstruksi mikroba dengan uap panas mengikuti kinetika “First Order” yaitu :mengikuti kinetika “First Order” yaitu :

dN= kN

dt

Waktu dan suhu sterilisasi untuk Waktu dan suhu sterilisasi untuk berbagai golongan mikrobaberbagai golongan mikroba

Inokulum FermentasiInokulum FermentasiInokulum :Kultur mikroba yang diinokulasikan ke

dalam medium fermentasi pada saat kultur mikroba berada pada fase eksponensial

Fase pertumbuhan MikrobaFase pertumbuhan Mikroba

Syarat Inokulum :Syarat Inokulum :

• Sehat dan aktif• Tersedia cukup (10% dari

vol.medium)• Bebas kontaminasi

Macam-macam InokulumMacam-macam Inokulum1. Inokulum sel khamir2. Inokulum Bakteri3. Inokulum kapang

Skema Persiapan InokulumSkema Persiapan Inokulum

Pengawetan kultur starterPengawetan kultur starter

1. Kultur starter cairanKultur (1%)

Tepung susu skim+ air, disterilkan

Inkubasi(6 jam, 30oC)

2. Kultur starter kering2. Kultur starter kering

a. Teknik pengeringan beku

Menumbuhkan bakteri

Pd susu steril

Sampai fase eksponensial

Pembekuan kultur dengan cepat(suhu -20oC sampai 30oC)

Pengeringan vakum

b. Kultur starter bekuJika substrat dalam kultur starter mempunyai kandungan bahan padat total yang cukup tinggi (14-16%)

Pengawetan pada suhu -20 – 40oC(untuk jangka waktu 2-3 bulan)

Untuk jangka waktu yang lebih lama (suhu pembekuan -196oC)