Peran Mikroorganisme dalam Industri File - Spada UNS

TK2562 – Mikrobiologi Industri dan Lingkungan

Aida Nur Ramadhani, M.T.

Program Studi Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret 2020

Bab X.

Mikroorganisme di Industri

Kaitan Mikrobiologi

dengan Makanan

3

Umumnya, kaitan antara makanan dan mikroorganisme identik dengan:



Pembusukan buah-buahan dan keracunan makanan.



Pembuatan bir dan roti

4



Etanol dihasilkan dari proses fermentasi, karena konversi gula menjadi karbon dioksida dan air yang tidak sempurna:

Fermentasi alkohol



Wine



Beer



Apa bedanya?

5

 Anggur (wine) dapat dibuat dari hampir

semua jus buah (anggur) dengan kadar gula tinggi.

 Treatment SO₂  membunuh mikroflora alami.

 Fermentasi primer:

 Ragi Saccharomyces cerevisiae, varietas ellipsoideus.

 Suhu 22-27°C (red wine)

 Filter press: memisahkan dari kulit anggur.

wine.

6

 Fermentasi sekunder:

 Fermentasi malolactic

 Asam malat, yang memiliki rasa tajam, dikonversi menjadi asam laktat yang lebih lembut 

smoothness pada anggur.

 Produk sekunder: diacetyl  rasa 'mentega (buttery)' pada anggur.

 Penyimpanan (ageing) dalam tong kayu ek, selama beberapa bulan.

7

 Bir diproduksi oleh fermentasi gandum.

 Malting

 Proses perendaman biji-bijian dalam air  perkecambahan dan mengaktifkan enzim pencerna pati.

 Konversi pati dalam biji-bijian menjadi maltosa.

 Mashing

 Penumbukan biji-bijian dalam air hangat.

 Melepaskan bahan yang larut dari biji-bijian sebagai persiapan untuk fermentasi.

 Hops: sebuah tunas bunga yang menentukan

elemen pahit dan aroma tertentu  bunga, citrus, atau pinus dalam sebuah bir.

beer.

8

 S. cerevisiae 

 produksi bir yang lebih gelap.

 dibawa ke permukaan larutan fermentasi dengan gelembung karbon dioksida (top fermenter)

 S. carlsbergensis 

 bir yang berwarna lebih terang, less cloudly.

 membentuk sedimen di bagian bawah (bottom fermenter)

 Bir disimpan selama beberapa bulan (casking).

9

Produk olahan susu

 Susu dapat difermentasi untuk menghasilkan berbagai produk, termasuk mentega, yoghurt, dan keju.

 Asam yang dihasilkan oleh proses fermentasi menyebabkan koagulasi atau penggumpalan protein susu.

10

 Koagulasi dipengaruhi oleh:

 penambahan enzim protease rennin, atau

 aktivitas bakteri asam laktat (khususnya Streptococcus lactis dan S. cremoris).

 Koagulasi  pemisahan antara whey (hasil fermentasi fase cair) dengan curd (hasil fermentasi fase semi solid).

 Curd dipress dan dibentuk  membuang sisa cairan dan membentuk tekstur.

 Proses lanjutan:

 Garam ditambahkan, menambah rasa. Aktivitas mikroba berlajut pada komponen protein dan lemak dalam keju.

 Jenis keju ≡ lama waktu pemanenan.

 Keju yang lebih keras  waktu panen lebih lama.

keju.

11

12

Roti

 Agen fermentasi = yeast (ragi).

 Saccharomyces cerevisiae (beda strain dengan ragi untuk brewing).

 Kondisi aerob  gula pada adonan dikonversi semua menjadi CO2 (dibanding anaerob menjadi Alkohol).

13

Kecap (soy sauce)

 Fermentasi fase padat dari biji-bijan (Kedelai dan gandum).

 Terdiri dari 2 tahap:

 Tahap Koji  fermentasi biji-bijian aerobic oleh fungi (fase padat).

 Tahap Moromi  fermentasi anaerob slurry, bahan terendam dengan kultur bakteri campuran, selama 8 hingga 12 bulan.

 Produk akhir dipress untuk mendapatkan cairan kecap  dipasteurisasi  disaring  dikemas.

14

Lihat video:

https://www.youtube.com/watch?v=txWbdnd8xL8

Proses pembuatan soy sauce skala industri:

15

 Agaricus bisporus (Basidiomycota).

 Dikembangkan sebagai produk agrikultur.

 Alga merah  nori.

 Spirulina (cyanobacterium) 

suplemen makanan dan kesehatan.

Fungi dan Algae

16

ACAR

 Fermentasi acar (pickling fermentation).

 Cara efektif untuk mengawetkan sayuran, serta meningkatkan rasa dengan asam laktat dan garam.

 Selama fermentasi, sayuran direndam dalam larutan garam anaerob untuk mengekstrak gula dan sari yang sarat nutrisi.

 Tekanan osmotiknya yang tinggi menghambat bakteri pembentuk spora yang dapat merusak produk.

17

 German versions of fermented cabbage

 Korean versions of fermented cabbage

18

Mikroorganisme yang berperan dalam fermentasi beberapa makanan

19

 Fresh foods (daging, produk olahan susu, buah, dan sayuran)  sumber kaya nutrisi bagi mikroorganisme heterotrof.

 Tipe mikroba tergantung pada komposisi kimia makanan, pH dan kandungan airnya.

 pH rendah (buah-buahan)  lebih cocok untuk fungi daripada bakteri.

 Asalnya?

Berasal dari sumber yang sama dengan makanan  tanah dari sayuran, kontak dengan saluran cerna hewan saat menyembelih.

Kontaminan  saat proses transportasi, atau penyimpanan.

 Pseudomonas, Salmonella, Campylobacter, dan Listeria.

Pembusukan makanan

20

21

 Makanan segar  sangat mudah membusuk.

 Makanan seperti beras, nasi, dan tepung  lebih tahan dari pembusukan karena tidak ada kandungan air  tidak

menguntungkan untuk pertumbuhan mikroba.

Pembusukan makanan

Drying (pengeringan)

 Salah satu metode pengawetan makanan.

 Mencegah pertumbuhan mikroorganisme dengan membuat kondisi yang tidak menguntungkan.

 Metode lain: pemanasan, pengalengan, asinan, manisan, iradiasi (cek lagi bab 8)

Mikrobiologi di industri selain

makanan

24

 Produksi skala besar produk: asam amino, steroid, enzim, dan antibiotik.

 Contoh:

• Asam glutamate  MSG.

• Asam aspartate dan fenil alanine  pemanis buatan aspartame.

• Asam sitrat  kapang Aspergillus niger  industri makanan dan farmasi.

• Riboflavin  kapang Ashbya gossypii.

• Vitamin B12  bakteri Propionibacterium shermanii dan Pseudomonas denitrificans).

• Ascorbic acid (vitamin C)  Acetobacter suboxydans

Biochemical products.

25

26

 Contoh: proteases, amylases, lipases, etc.

 Penggunaan berbagai jenis enzim (kombinasi enzim)  menghasilkan produk spesifik yang diinginkan.

 HFCS (high fructose corn syrup)

• Pemanis dari jagung.

• Peran 3 enzim untuk memecah pati jagung.

• Alpha amylase memecah amylose (ikatan glikosidik α-1,4), glucoamylase memecah amilopektin (ikatan glikosidik α-1,6)  monomer glukosa.

• Enzim isomerasi: monomer glukosa  fructose

Biochemical products - ENZIM

27

 80% penggunaan enzim adalah di industri makanan dan deterjen.

 Sebagai pembersih, sabun karpet, dan penghilang noda sejak 1960.

 Protease  bekerja dengan surfaktan, menghidrolisa noda berbasis protein (darah, keringan, makanan).

 Lipase  bekerja untuk noda oily atau greasy  butter, salad dressing, dan lipstick.

 Amylase  bekerja untuk noda berbasis pati  sereal atau custard.

Biochemical products - CLEANING PRODUCTS

28

29

 Produksi berbagai produk fermentasi  industri skala besar.

 Fermentor atau bioreaKtor skala besar dengan kapasitas 200.000 liter.

30

Bio-hydrometallurgy.

 Bioleaching.

 Proses pelarutan/pelepasan logam atau pengambilan (ekstraksi) logam dari sedimen menjadi bentuk yang larut dengan menggunakan bantuan mikroorganisme.

 Acidophilic bacteria (Acidithiobacillus ferrooxidans) mengekstrak logam berharga.

 Copper (Cu) dari bijih tembaga low-grade.

 A. ferrooxidans sebagai agen pengoksidasi yang potensial  mampu mengoksidasi bentuk ferrous (Fe²⁺) atau ferric (Fe³⁺) menjadi ferric sulphate.

 Dapat hidup di lingkungan ekstrem (pertambangan) kondisi asam (pH < 2.0)

 Toleransi tinggi terhadap ion logam (copper)

31

Aplikasi di industri pertambangan.

Bioleaching tembaga.

 Dilakukan pada kolam besar yang dalam  menciptakan kondisi anoksigenik.

 Acidithiobacillus ferrooxidans secara alami hidup di dalam bijih mineral hasil tambang.

 Peran bakteri : Kemampuan mengoksidasi Fe²⁺ menjadi Fe³⁺ yang dapat bereaksi dengan CuS melepaskan ion Cu.

 Cu recovery (Cu⁰)  Potongan besi (scrap steel ion) atau (Fe⁰) ditambahkan ke dalam kolam pengendapan.

 Lihat video

 https://www.youtube.com/watch?v=aSb5PNwrRx0