Metabolisme
Bakteri mengkonsumsi makanannya dengan cara mengabsorpsi bahan melalui membran selnya
Pada tahap pertama, bakteri mengeluarkan enzim (extra-seluler) kemudian melakukan peromobkan sejumlah besar bahan padat maupun partikel.
Pada tahap kedua, mereduksi partikle yang diabsorsi melalui membran sitoplasma dengan enzim di dalam sel maupun enzim ekstra seluler.
Proses akan menghasilkan CO2 dan H2O serta enersi untuk pembelahan sel .
BC Yang For lecture only
• Metabolisme : Reaksi2 biokimia pada sel hidup dalam melakukan asimilasi bahan makanan dalam menghasilkan energi untuk pertumbuhan dan perkembang-biakannya.
Kisaran pH ideal untuk pertumbuhan bakteri
maksimum diantara is 6.5 to 8.5.
Kisaran suhu ideal untuk
kecepatan reproduksi maksimum kebanyakan bakteri diantara 80° F (27oC) and 105°F (40.5oC).
BC Yang For lecture only
PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP
BAKTERI BAKTERI
• Faktor-faktor lingkungan yang
berpengaruh terhadap pertumbuhan dan reproduksi bakteri adalah:
– SUHU,
– KELEMBAPAN, – DAN CAHAYA.
www.thmemgallery.c om
Company Logo
PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP
BAKTERI BAKTERI
• Suhu:
Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri dibagi menjadi 3 golongan:
1.Bakteri psikrofil, yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0°– 30°C, dengan suhu optimum 15°C.
2.Bakteri mesofil, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55°C, dengan suhu optimum 25° –
40°C.
3.Bakteri termofil, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40° – 75°C, dengan suhu
optimum 25° – 40°C
Company Logo
PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP
BAKTERI BAKTERI
• Kelembapan
– Pada umumnya bakteri memerlukan
kelembapan yang cukup tinggi, kira-kira 85%.
– Pengurangan kadar air dari protoplasma menyebabkan kegiatan metabolisme
terhenti, misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan.
Company Logo
PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP PENGARUH LINGKUNGAN TERHADAP
BAKTERI BAKTERI
• Cahaya
– Cahaya merusak sel mikroorganisme yang tidak berklorofil.
– Sinar ultraviolet dapat menyebabkan terjadinya ionisasi komponen sel yang berakibat menghambat pertumbuhan atau menyebabkan kematian.
– Pertahanan bakteri = Spora
Company Logo
Aplikasi Bakteri Aplikasi Bakteri
No. Nama produk
atau makanan Bahan baku Bakteri yang berperan
1. Yoghurt susu Lactobacillus bulgaricus
dan Streptococcus thermophilus
2. Mentega susu Streptococcus lactis
3. Terasi ikan Lactobacillus sp.
4. Asinan
buah-buahan buah-buahan Lactobacillus sp.
5. Sosis daging Pediococcus cerevisiae
6. Kefin susu Lactobacillus bulgaricus
dan Srteptococcus lactis
Company Logo
Bakteri Fermentasi
Aplikasi Bakteri 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
www.thmemgallery.c om
Company Logo
Khamir Khamir
• Khamir adalah:
Fungi ekasel (uniselular) yang
beberapa jenis spesiesnya umum digunakan untuk membuat roti,
fermentasi minuman beralkohol, dan bahkan digunakan percobaan sel
bahan bakar.
www.thmemgallery.c om
Company Logo
Bagian-bagian khamir Bagian-bagian khamir
www.thmemgallery.c om
Company Logo
Penentu Kelancaran Proses Penentu Kelancaran Proses
• Hubungan antara proses penelitian dasar dan Hubungan antara proses penelitian dasar dan dan terapan serta pengembangan produk yang dan terapan serta pengembangan produk yang
sedang berlangsung sedang berlangsung
• PabrikasiPabrikasi
• Kompetisi Pemasaran baik di tingkat nasional Kompetisi Pemasaran baik di tingkat nasional mapun internasional
mapun internasional
• Jaringan kerjasama dengan pihak lainJaringan kerjasama dengan pihak lain
• Hubungan antara bioteknologi dengan pihak Hubungan antara bioteknologi dengan pihak lainlain
• Manajemen pemerintahanManajemen pemerintahan
Penentu kemajuan Bioindustri Penentu kemajuan Bioindustri
• Di negara maju kemajuan Bioteknologi sangat Di negara maju kemajuan Bioteknologi sangat menentukan hal-hal yang dikerjakan oleh pihak menentukan hal-hal yang dikerjakan oleh pihak
industri industri
• Di negara2 maju perusahaan bioindustri sudah Di negara2 maju perusahaan bioindustri sudah banyak menggunakan prinsip2 bpembangkitan banyak menggunakan prinsip2 bpembangkitan enersi, pembersihan lingkungan, bioremediasi, enersi, pembersihan lingkungan, bioremediasi,
produksi pangan menggunakan prinsip2 produksi pangan menggunakan prinsip2
rekayasa genetika rekayasa genetika
• Di negara-negara berkembang masih Di negara-negara berkembang masih
ditentukan oleh bioteknologi “lama” yang ditentukan oleh bioteknologi “lama” yang
belum memanfaatkan rekayasa genetika. Pada belum memanfaatkan rekayasa genetika. Pada
umumnya masih menggunakan umumnya masih menggunakan
mikroorganisme indogenous mikroorganisme indogenous
Perkembangan Era Bioteknologi Perkembangan Era Bioteknologi
/Bioindustri /Bioindustri
• Era Pasteur (sebelum 1865) Era Pasteur (sebelum 1865)
• Era Pasteur (1865 (1865-1940) Era Pasteur (1865 (1865-1940)
• Era antibiotik (1940-1960) Era antibiotik (1940-1960)
• Era pascaantibiotik (1960-1975) Era pascaantibiotik (1960-1975)
• Era bioteknologi modern (1975- Era bioteknologi modern (1975-sekarang)
sekarang)
Skala Pekerjaan bidang Skala Pekerjaan bidang
Bioindustri Bioindustri
• Laboratorium, yaitu merupakan tahapan Laboratorium, yaitu merupakan tahapan penyeleksian mikroorganisme, sel baik penyeleksian mikroorganisme, sel baik tanaman maupun hewan atau diskripsi tanaman maupun hewan atau diskripsi
kerja enzim kerja enzim
• Skala Pilot, yaitu mulai menerapkan Skala Pilot, yaitu mulai menerapkan
kondisi-kondisi operasi yang dioptimalkan kondisi-kondisi operasi yang dioptimalkan
• Skala Industri, yaitu proses-proses yang Skala Industri, yaitu proses-proses yang dilaksanakan dengan memertimbangkan dilaksanakan dengan memertimbangkan
pertimbangan ekonomi industri pertimbangan ekonomi industri
Aplikasi bioteknologi modern Aplikasi bioteknologi modern
• Bahan baku : memperbaiki bahan baku Bahan baku : memperbaiki bahan baku yang biasa digunakan pada fermentasi yang biasa digunakan pada fermentasi
tradisional tradisional
• Proses, mengembangkan bioreaktor untuk Proses, mengembangkan bioreaktor untuk fermentasi substrat padat maupun cair
fermentasi substrat padat maupun cair dalam bioteknologi
dalam bioteknologi
• Kultur mikrobia, meningkatkan kemampuan Kultur mikrobia, meningkatkan kemampuan mikrobia. Bioteknologi modern diharapkan mikrobia. Bioteknologi modern diharapkan
dapat memperkaya penggunaan dapat memperkaya penggunaan
mikroorganisme dalam proses
mikroorganisme dalam proses
fermentasi fermentasi
Keterkaitan sumberdaya dalam Keterkaitan sumberdaya dalam
bioindustri bioindustri
• Sumberdaya yang harus diperhatikan ;Sumberdaya yang harus diperhatikan ;
1. Men (manusia): tenaga profesional mutlak dibutuhkan 1. Men (manusia): tenaga profesional mutlak dibutuhkan 2. Money (uang, utk modal usaha) semua alat dan bahan 2. Money (uang, utk modal usaha) semua alat dan bahan
harus dibeli dan diplihara dengan uang harus dibeli dan diplihara dengan uang
3. Materials (material) bahan baku utama, pembantu, 3. Materials (material) bahan baku utama, pembantu,
sangat menentukan kelancara proses sangat menentukan kelancara proses
4. Method (metode): cara melaksanaan manajemen 4. Method (metode): cara melaksanaan manajemen
dalam perusahaan menentukan keuntungan dalam perusahaan menentukan keuntungan
perusahaan perusahaan
5. Machines (mesin): semakin canggih teknologi semakin 5. Machines (mesin): semakin canggih teknologi semakin
besar modal yang dibutuhkan besar modal yang dibutuhkan
6. Market (pasar): industri berjalan dengan baik jika pasar 6. Market (pasar): industri berjalan dengan baik jika pasar
memang menjanjikan memang menjanjikan
Faktor-faktor penting dalam Faktor-faktor penting dalam
bioindustri bioindustri
• 1. Politik : karena berhubungan dengan masyarakat1. Politik : karena berhubungan dengan masyarakat
• 2. Hukum : berpenagruh terhadap berdiri dan 2. Hukum : berpenagruh terhadap berdiri dan berkembangnya perusahaan
berkembangnya perusahaan
• 3. Sosial : berhubungan dengan golongan dalam 3. Sosial : berhubungan dengan golongan dalam masyarakat
masyarakat
• 4. Perekonomian : berhubungan dengan angkatan kerja, 4. Perekonomian : berhubungan dengan angkatan kerja, perbankan, tingkat
perbankan, tingkat produktivitas
produktivitas
• 5. Pendidikan : tingkat pendidikan pekerja menentukan 5. Pendidikan : tingkat pendidikan pekerja menentukan keberhasilan suatu industri
keberhasilan suatu industri
• 6. Teknologi : Kegiatan operasional dalam industri 6. Teknologi : Kegiatan operasional dalam industri berpacu
berpacu dengan kemajuan teknologi dengan kemajuan teknologi
• 7. Demografi : kemajuan perusahaan juga dipengaruhi 7. Demografi : kemajuan perusahaan juga dipengaruhi sebaran penduduk dll
sebaran penduduk dll
Tugas tertulis Tugas tertulis
• 1. Mengapa bioindustri di negara berkembang 1. Mengapa bioindustri di negara berkembang sulit maju?
sulit maju?
• 2. Apa yang dimaksud bioremediasi?2. Apa yang dimaksud bioremediasi?
• 3. Proses teknologi pangan apa dikerjakan 3. Proses teknologi pangan apa dikerjakan dalam bioindustri?
dalam bioindustri?
• 4. Manfaat rekayasa genetika apa diperoleh 4. Manfaat rekayasa genetika apa diperoleh dalam bioindustri?
dalam bioindustri?
• 5. Apa saja Input-Proses-Output Bioindustri?5. Apa saja Input-Proses-Output Bioindustri?
• 6. Apa syarat peralatan dalam bioindustri?6. Apa syarat peralatan dalam bioindustri?
Kontrak Kuliah Kontrak Kuliah
• Kuiz (bisa tugas tertulis) Kuiz (bisa tugas tertulis) 10 % 10 %
• Praktikum Praktikum 20 % 20 %
• Studi kasus (UKM2 dasar produk2 Studi kasus (UKM2 dasar produk2 fermentasi)
fermentasi) 15 % 15 %
• Tugas terstruktur Tugas terstruktur 25 % 25 %
pengkayaan keilmuan (ditambah dari pengkayaan keilmuan (ditambah dari
hasil “browsing”, tulisan2, lain2) hasil “browsing”, tulisan2, lain2)
• UTS UTS 15 % 15 %
• UAS UAS 15 % 15 %
Bahan Baku Bahan Baku
• 1. Hasil pertanian : sereal, buah sayur 1. Hasil pertanian : sereal, buah sayur dll. dll.
• 2. Hasil peternakan : susu, daging dll 2. Hasil peternakan : susu, daging dll
• 3. Hasil perkebunan : kopi, coklat, tebu 3. Hasil perkebunan : kopi, coklat, tebu
• 4. Limbah industri : molase, jerami, 4. Limbah industri : molase, jerami, dedak,
dedak, kotoran binatang, sisa kotoran binatang, sisa pabrik
pabrik kertas, pabrik gula, ampas kertas, pabrik gula, ampas biji-bijian, dll.
biji-bijian, dll.
Syarat-syarat bahan baku Syarat-syarat bahan baku
• A. A. Mudah didapat Mudah didapat
• B. Jumlah besar B. Jumlah besar
• C. Harganya murah C. Harganya murah
• D. Bila diperlukan ada D. Bila diperlukan ada penggantinya
penggantinya
Produk-produk fermentasi Produk-produk fermentasi
• Susu : keju, kefir, y Susu : keju, kefir, y o o ghurt ghurt
• Air kelapa: Nata de Coco, kecap, asam Air kelapa: Nata de Coco, kecap, asam asetat
asetat
• Bahan bergula : alkohol, asam organik Bahan bergula : alkohol, asam organik
• Mikroorganisme : enzim, antibiotik Mikroorganisme : enzim, antibiotik
• Mikroorganisme ( direkayasa ) : Mikroorganisme ( direkayasa ) : insulin, faktor tumbuh manusia, insulin, faktor tumbuh manusia,
bahan makanan
bahan makanan
Potensi bahan baku Potensi bahan baku
• Dapat meningkatkan suplai bahan panganDapat meningkatkan suplai bahan pangan
• Dapat meningkatkan kualitas giziDapat meningkatkan kualitas gizi
• Dapat memperpanjang masa simpan buah Dapat memperpanjang masa simpan buah dan sayur
dan sayur
• Dapat mengurangi “allergenicity”Dapat mengurangi “allergenicity”
• Dapat meningkatkan produksi pertanianDapat meningkatkan produksi pertanian
• Dapat meningkatkan kesuburan tanahDapat meningkatkan kesuburan tanah
• Dapat mengurangi pencemaran Dapat mengurangi pencemaran liungkungan
liungkungan
• Dapat mengembangkan pangan Dapat mengembangkan pangan fungsional
fungsional
Komposisi medium Komposisi medium
fermentasi fermentasi
• Medium merupakan bahan yang t.d Medium merupakan bahan yang t.d campuran nutrisi
campuran nutrisi
• Medium juga dapat digunakan untuk Medium juga dapat digunakan untuk
isolasi, memperbanyak, pengujian sifat isolasi, memperbanyak, pengujian sifat
fisiologi, perhitungan jumlah bakteri fisiologi, perhitungan jumlah bakteri
• Medium mengandung nutrien maka Medium mengandung nutrien maka merupakan penentu utama berhasil merupakan penentu utama berhasil
tidaknya proses fermentasi
tidaknya proses fermentasi
Pembagian berdasar Pembagian berdasar
komponen kimianya komponen kimianya
• Medium Sintetik : komponen utamanya bahan Medium Sintetik : komponen utamanya bahan anorganik
anorganik
• Medium non-sintetik (kompleks) : komponen Medium non-sintetik (kompleks) : komponen utamanya bahan organik. Misalnya ekstrak utamanya bahan organik. Misalnya ekstrak
kentang, ekstrak kecambah kentang, ekstrak kecambah
• Medium diperkaya : ditambah senyawa tertentu, Medium diperkaya : ditambah senyawa tertentu, untuk menumbuhkan mikroba tertentu
untuk menumbuhkan mikroba tertentu
• Medium selektif: ditambah senyawa tertentu Medium selektif: ditambah senyawa tertentu
agar untuk menseleksi mikroorganisme tertentu agar untuk menseleksi mikroorganisme tertentu
Fungsi masing-masing unsur Fungsi masing-masing unsur
• Karbon : sebagai sumber energi (kacuali alga Karbon : sebagai sumber energi (kacuali alga dan bakteri autotrof), dapat dari C
dan bakteri autotrof), dapat dari C
sederhana ( asam asetat, etanol) dapat sederhana ( asam asetat, etanol) dapat
senyawa kompleks (polisakarida, protein), senyawa kompleks (polisakarida, protein), ada pula yang substratnya terbatas misal ada pula yang substratnya terbatas misal
Methylomonas menggunakan metana dan Methylomonas menggunakan metana dan
metanol metanol
• Nitrogen : sebagai sumber energi pendam Nitrogen : sebagai sumber energi pendam
ping karbon. Semua mikroorganisme mampu ping karbon. Semua mikroorganisme mampu
menggunakan nitrogen anorganik, dapat menggunakan nitrogen anorganik, dapat
mengasimilasi amonia atau garam-garam mengasimilasi amonia atau garam-garam
amonium sbg. sumber karbon amonium sbg. sumber karbon
lanjutan lanjutan
• Nitrogen juga dapat menjadi faktor pembatas Nitrogen juga dapat menjadi faktor pembatas karena dibutuhkan dalam jumlah besar. Kapang karena dibutuhkan dalam jumlah besar. Kapang
tidak dapat memfiksasi nitrogen, tetapi dapat tidak dapat memfiksasi nitrogen, tetapi dapat
menggunakan berbagai sumber nitrogen.
menggunakan berbagai sumber nitrogen.
• Dasar penggunaan sumber nitrogen :Dasar penggunaan sumber nitrogen :
1.1. Dibutuhkan hanya satu asam amino, misal Dibutuhkan hanya satu asam amino, misal asam glutamat utk mensintesis asam amino asam glutamat utk mensintesis asam amino
lainnya dengan transaminasi lainnya dengan transaminasi
2.2. Kebanyakan kapang dapat menggunakan Kebanyakan kapang dapat menggunakan ammonium sebagai satu-satunya sumber ammonium sebagai satu-satunya sumber
karbon karbon
3.3. Beberapa m.o. dapat menggunakan nitrat sbg. Beberapa m.o. dapat menggunakan nitrat sbg.
sumber karbon dan mengubahnya menjadi sumber karbon dan mengubahnya menjadi ammonium oleh nitrat atau nitrit reduktase ammonium oleh nitrat atau nitrit reduktase
Lanjutan fungsi unsur-unsur Lanjutan fungsi unsur-unsur
• Faktor tumbuh :Faktor tumbuh : m.o. tertentu tidak dapat m.o. tertentu tidak dapat
mensintesis faktor tumbuh utk dirinya sendiri mensintesis faktor tumbuh utk dirinya sendiri
• Faktor tumbuh yang umum adalah vitamin B, Faktor tumbuh yang umum adalah vitamin B, senyawa yang mirip, a amino tertentu atau senyawa yang mirip, a amino tertentu atau
bbrp asam lemak bbrp asam lemak
• Utk m.o. auksotrof dibutuhkan dalam kdr Utk m.o. auksotrof dibutuhkan dalam kdr rendah
rendah
• Diberikan dalam bentuk : ekstrak khamir, Diberikan dalam bentuk : ekstrak khamir, ekstrak hati, riboflavin dll
ekstrak hati, riboflavin dll
• Faktor tumbuh dapat diberikan pada Faktor tumbuh dapat diberikan pada
konsentrasi tinggi dlm fermentasi asam amino konsentrasi tinggi dlm fermentasi asam amino
Lanjutan fungsi unsur-unsur Lanjutan fungsi unsur-unsur
• Garam-garam Mineral Garam-garam Mineral : :
• Sulit ditentukan secara pasti garam Sulit ditentukan secara pasti garam
mineral yang dibutuhkan mikroba. Jadi mineral yang dibutuhkan mikroba. Jadi
harus ada penelitian untuk menentukan harus ada penelitian untuk menentukan
kebutuhannya secara tepat.
kebutuhannya secara tepat.
Tugas tertulis Tugas tertulis
• Sebutkan bahan dasar yang dapat digunakan Sebutkan bahan dasar yang dapat digunakan untuk industri fermentasi
untuk industri fermentasi
• Bagaimana syarat dari bahan dasar tersebut Bagaimana syarat dari bahan dasar tersebut
• Sebutkan beberapa pemanfaatan bahan Sebutkan beberapa pemanfaatan bahan dalam industri fermentasi
dalam industri fermentasi
• Bagaimana keterkaitan antara antara Bagaimana keterkaitan antara antara sumberdaya dengan industri fermentasi sumberdaya dengan industri fermentasi
• Apa yang dimaksud dengan medium Apa yang dimaksud dengan medium fermentasi
fermentasi
• Sebetkan komposisi penting dalam medium Sebetkan komposisi penting dalam medium fermentasi
fermentasi