METODE FERMENTASI

METODE DAN KINETIKA FERMENTASI

Kuliah TF ke 9 Dr.oec.troph.Ir.Krishna Purnawan Candra

Fakultas Pertanian Universitas Mulawarman

PS Teknologi Hasil Pertanian

September 2011

TIPE / METODE FERMENTASI  Fermentasi Padat / Solid State Fermentation

(SSF)  Submerged Fermentation  Fermentasi Cair  Sistem tertutup (batch)  Sistem tertutup dengan penambahan substrat (fed batch)  Kontinyu  Kontinyu dengan daur ulang Dr.Krishna P. Candra / Sept 2011

1

PERBEDAAN ANTARA METODE FERMENTASI  Fermentasi Padat (SSF)  Dapat menggunakan limbah padat hasil 



    

pertanian secara langsung M.o. yang digunakan biasanya dari jenis kapang, khamir, dan beberapa golongan bakteri Untuk produksi enzim kapang yang digunakan adalah Trichoderma, Aspergillus, Penicillium, dan beberapa bakteri dari genus Bacillus dan Pseudomonas Penanganannya relatif mudah, dan kebutuhan energi lebih rendah Kontrol parameter fermentasi agak sulit dilakukan (pH, kons.substrat, biomass) Memerlukan inokulum lebih banyak Jenis fermentor yang digunakan belum banyak berkembang Masa inkubasi lebih lama

a

b

 Submerged Fermentation

(SmF)  Menggunakan media cair dengan tambahan media padat  Sudah harus menerapkan prinsip steril  Jenis m.o. biasanya adalah kapang

 Fermentasi Cair (LSF)  Menggunakan media cair  Menerapkan prinsip steril  Jenis m.o. biasanya bakteri

atau khamir  Kinetika fermentasinya sudah berkembang  Dapat diterapkan sistem kontinyu Dr.Krishna P. Candra / Sept 2011

c

SSF dengan organic material (non-inert), Trichoderma pubescens ditumbuhkan pada (a) kulit jeruk, (b) kulit pisang, (c) sekam gandum

SSF dengan an-organic material (inert), Trichoderma hisurta ditumbuhkan pada nilon berbentuk kubus

Tocca-Herrera et al. (2007) Potential of solid state fermentation for laccase production. In: Mendez-Vilas (ed) Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology. Formatex. p 391-400.

2

Perbandingan antara SSF dan LSF

Maurice Rimbault (1998) EJB Electronic Journal of Biotechnology 1(3): 174-188

Aplikasi SSF

Maurice Rimbault (1998) EJB Electronic Journal of Biotechnology 1(3): 175-188

3

SSF

http://www.visualphotos.com/image/1x6057538/ solid_state_fermentation_of_gm_microbes_india

http://www.madep-sa.com/pdf/ssf.pdf

Optimasi ekstraksi produk pada SSF  Produk pada SSF terdapat dekat

dengan permukaan solid material (substrat) yang berkadar air rendah  Perlu melepaskan (leaching) produk dari solid material  Contoh optimasi dan ekstraksi produk pada SSF (Palit dan Banerjee (2001) Optimization and extraction parameters for recovery of a-amylase from fermented from the fermented bran of Bacillus circulans GRS 313. Brazilian Archives of Biology and Technology 44(1): 107-111)

Tahapan ekstraksi produk pada SSF  Perendaman dalam solvent  Jenis solvent  Waktu perendaman  Rasio solid solvent  Perlakuan fisik (agitasi, resirkulasi) pada saat leaching  Suhu leaching  Jumlah pencucian  Pemerasan produk (menggunakan penyaring/kain penyaring)  Sentrifugasi

(Crude Enzyme)

4

Kinetika Fermentasi  Persiapan inokulasi mempengaruhi dampak langsung pada

pertumbuhan secara batch     

Cell yield Komposisi sel Laju pertumbuhan Kemampuan menggunakan substrat tertentu Waktu fermentasi

 Pertumbuhan akan berlangsung sampai:  Sumber nutien/energi habis  Faktor lingkungan tidak mendukung (akumulasi produk

beracun, suhu, pH)

Sistem Fermentasi Tertutup  Pertumbuhan sel  x = konsentrasi bomassa (g L-1)  t = waktu inkubasi (jam)  μ = laju pertumbuhan spesifik (jam-1)

atau dapat ditulis sebagai ln xt = ln xo + mt  xo = konsentrasi biomassa awal  xt = kosentrasi biomassa setelah waktu t μ=

μm S Ks + S

P.F.Stanburry, A.Whitaker, S.J.Hall (1995) Principles of Fermentation Technology. Pergamon Press, Oxford

5

Kinetika pembentukan produk pada fermentasi tertutup  Pembentukan metabolit primer

dp = qp x dt

 p = konsentrasi produk  qp = laju spesifik pembentukan produk  x = konsentrasi biomassa

 Pembentukan produk berhubungan dengan produksi biomassa

dp = Yp/x dx  Yp/x = koefisien product yield  Bila dikalikan dengan dx , maka dt

Kinetika pembentukan produk pada fermentasi tertutup  Maka laju pembentukan produk dapat ditulis menjadi dp dx dx  karena dx . = Yp/x . = μx dx dt dt dt dp maka = Yp/x . μ x dt  Dari persamaan sebelumnya diketahui bahwa dp = qp x dt  Sehingga laju spesifik pertumbuhan produk adalah

qp = Yp/x μ

6