10/19/2016
Mikrobiologi Industri 7 FERMENTATION
Fermentasi Substrat Cair
Fermentasi Substrat Cair Adalah proses fermentasi yang terjadi pada medium yang konsistensinya cair Macam-macam : • Mikroba aerob tumbuh di atas permukaan, butuh media dangkal • Mikroba anaerob tumbuh di dasar media • Mikroba fakultatif aerob tumbuh di semua bagian medium • Mikroba mikroaerob tumbuh sebagai lapisan di tengah2 media
1
10/19/2016
Shake culture (kultur kocok/gojog) •
Untuk mulai tahap produksi inokulum, produksi sel (pada substrat cair),perbaikan produk menggunakan media kompleks
•
Tipe shaker : putar (100-500 rpm) dan bolak-balik (gerakan terdorong ke depan-belakang)
•
Erlenmeyer 500 mL diisi kultur 50-100 mL, Erlenmeyer 250 mL diisi 25-50 mL
•
Tujuan pengocokan : mensuplai O2, meratakan nutrisi media Vs sel
• – –
Shake culture untuk proses aerob tdd 2 tipe: Yg butuh oksigen relatif besar, exp: kapang Yh butuh oksigen relatif kecil, exp: bakteri
Hal penting dalam penggunaan shaker 1.
Jenis aparatus => platform terbuat dari aluminium dengan kawat pengait untuk memegang wadah. Penutup erlenmeyer kapas/karet agar difusi O2 tetap berlangsung
2.
Kondisi inkubasi => motor&gerakan menghasilkan panas sehingga +2oC di atas set suhu
3.
Perawatan => perlu dicek : kontrol suhu, kecepatan putaran, pemberian pelumas tiap selang waktu tertentu.
4.
Pemilihan shaker => pertimbangan harga, kondisi fisik
5.
Pengaduk kultur dalam fermentor kecil
Permasalahan • Proses mikrobiologis dan mekanis/elektrik shaker • Jumlah [spora] atau [sel] terlalu sedikit ketika inokulasi. [spora] ideal = 5x104 – 1x106 spora per ml medium • Kontaminasi
2
10/19/2016
KOMPONEN-KOMPONEN PROSES FERMENTASI • Formulasi medium • Sterilisasi medium, fermentor, dan peralatan • Preparasi inokulum • Proses fermentasi dan pembentukan produk • Ekstraksi produk • Penanganan Limbah
Contoh proses fermentasi substrat cair
Fermentasi susu kedelai menjadi soyghurt
• Bahan : Starter Lactobacillus bulgaricus & Streptococcus thermophilus (dari bibit murni atau dari yoghurt yang belum dipasteurisasi), susu kedelai, gula, gelatin, flavour. • Tahapan proses : pasteurisasi susu kedelai => + (gula 45%, gelatin 0,5-1,5%, flavor) =>pendinginan sampai 43oC => inokulasi starter & pengadukan => penempatan ke dalam wadah => Inkubasi 45oC ~ 5 jam atau pada suhu ruang ~ 12 jam • Jika tidak langsung dikonsumsi, simpan pada suhu 4-7oC (tahan 5-7 hari) atau dipanaskan pada suhu 65oC
SOLID SUBSTRATE FERMENTATION
3
10/19/2016
Definition of SSF • Solid-state fermentation (SSF): Pertumbuhan mikroorganisme (terutama jamur) pada substrat padat yang memeliki kelembapan tertentu tanpa adanya aliran air (Cannel dan Moo-Young 1980). • Ruang antar partikel menjadi tempat tumbuh baik bagi mikroorganisme dan melakukan aktivitas metabolisme • Substrat padat umum digunakan untuk produk pangan, pakan, farmasi dan agroindustri
• Bagaimana dengan pengadukan pada substrat padat? Apakah dibutuhkan? • Pengecilan ukuran dan keseragaman partikel menjadi faktor penentu keberhasilan proses • Kelebihan SSF, senyawa penghambat relatif tidak menghambat metabolisme • Produk hasil metabolisme seringkali dapat diserap oleh substrat. Mempersulit ekstraksi? • Berbagai substrat dapat digunakan, mulai dari beras, gandum, biji-bijian hingga jerami, dan limbah padat. Tergantung produk apa yg akan dihasilkan
Advantages of SSF when compared with the submerged-liquid cultures • Hasil dapat lebih tinggi • Kemungkinan kontaminasi lebih kecil • Kondisi lingkungan cocok untuk jamur • Tidak membutuhkan aerasi (tetapi butuh penataan ventilasi agar tidak ada akumulasi panas)
4
10/19/2016
Advantages of SSF when compared with the submerged-liquid cultures • Spora jamur mudah dicampuskan dengan substrat • Medium yg digunakan umumnya simpel karena substrat sudah mengandung semua nutrisi yg dibutuhkan. • Reaktor yg digunakan lebih sederhana dengan pengaturan kondisi lingkungan minimal • Limbah?
Disadvantages of SSF when compared with the submerged-liquid cultures • Sulit dilakukan agitasi • Iokulum yg dibutuhkan kadang dalam jumlah lebih tinggi • Spora jamur kadang butuh waktu lebih lama untuk berkecambah • Kemungkinan kontaminasi oleh jamur • Kesulitan dalam memanen produk, jika harus melalui ekstraksi
Table 1. Some economic applications of SSF Sector Agro-Food Industry
Environmental control
Industrial fermentation
Application
Examples
Biotransformation of crop residues
Traditional food fermented (Koji, sake, ragi, tempeh), protein enrichment and single cell protein production, mushrooms production.
Food additives
Aroma compounds, dyestuffs, essential fat and organic acids
Bioremediation and biodegradation of hazardous compounds
Caffeinated residues, pesticides, polychlorinated biphenyls (PCBs)
Biological detoxification of agro-industrial wastes
Coffee pulp, cassava peels, canola meal, coffee husk
Enzymes production
Amylases, amyloglucosidase, cellulases, proteases, pectinases, xylanases, glucoamylases
Bioactive products
Mycotoxins, gibberellins, alkaloids, antibiotics, hormones
Organic acid production
Citric acid, fumaric acid, fumaric acid, itaconic acid, lactic acid
Biofuel
Ethanol production
Miscellaneous compounds
Pigments, biosurfactants, vitamins, Xantham
5
