MIKROBIOLOGI INDUSTRI & LINGKUNGAN

1. MIKROBIOLOGIINDUSTRI & LINGKUNGAN Tri Suwarno (108016100002)Erni Aprilia (108016100029)Dwi Anti Prapti Siwi (108016100030) Tina Yuni Astuti (108016100034)Nelly Nirwana Sari (108016100036)

2. MIKROBIOLOGI INDUSTRI

3. Asal Mula Produk Fermentasi • Tanpa disadari, teknologi fermentasi telah ada sejak dulu. • Bangsa Sumeria (abad ke-4 SM) telah memproduksi bir dan wine/anggur dari hasil fermentasi gandum dan buah anggur. • Suatu peradaban kuno, juga telah bisa membuat keju, mengasinkan bahan makanan, serta memfermentasikan daging. Dengan cara demikian, bahan makanan akan tahan lama.

4. lanjutan… • Selama pertengahan awal abad 20, pembuatan wine/ anggur, bir, cuka, serta ragi roti, proses pembuatannya diubah dari cara yang sederhana ke cara yang lebih modern karena seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi. • Pertengahan kedua abad 20, banyak penelitian yang didasari dari industri fermentasi. Lebih banyak ide, sehingga menemukan antibiotik yang efektif untuk melawan kuman penyebab penyakit.

5. MIKROBA • Industri fermentasi adalah istilah yang digunakan untuk proses menghasilkan produk dengan memanfaatkan kapasitas mikroba. • Produk yang dihasilkan oleh mikroba, dinilai memiliki keuntungan yang sangat besar.

6. METABOLISME PRIMER & SEKUNDER • Metabolisme primer adalah hasil dari proses metabolisme energi dan merupakan kelanjutan dari pertumbuhan mikroorganisme. • Metabolisme sekunder adalah hasil dari reaksi kompleks yang terjadi setelah tahap akhir dari pertumbuhan primer. • Pada tahap metabolisme sekunder, terbagi ke dalam dua fase, diantaranya: • Fase awal/ Pertumbuhan/ Tropofase • Fase proses metabolisme sekunder/ Idiofase

7. Gambar 31.1 ( Produksi selular dari metabolisme primer dan sekunder)Periode pemanfaatan substrat, tumbuhnya sel, dan melakukan metabolisme primer (A) dan metabolisme sekunder (B)

8. I.Makanan, penyedap rasa, suplemen makanan, serta minuman a. Makanan - Daging yang difermentasi - Keju dan produk susu - Jamur - Roti atau ragi roti - Kopi - Acar - Protein sel tunggal / PST b. Penyedap rasa dan suplemen makanan - Cuka - Asam amino - Vitamin c. Minuman - Wine / Anggur - Bir - Wiski d. Vitamin - B12 - Riboflavin II. Asam organik Asam sitrat III. Antibiotik Biosid IV Insulin Hormon Pertumbuhan Manusia Produk Komersial yang Dihasilkan Mikroba

9. PROTEIN SEL TUNGGAL & JAMUR • Protein sel tunggal merupakan bagian terpenting pada mikroba, dimana protein dari sel tunggal / PST dapat dikonsumsi bagi manusia dan hewan. (seperti Spirulina yang digunakan sebagai suplemen makanan) • Beberapa jenis jamur merupakan makanan yang penting bagi manusia.Agaricus bisporus dan Lentinus edulus merupakan dua dari beberapa jamur yang dibudi daya sebagai bahan makanan.

10. JAMUR BUDI DAYA Agaricus bisporus  Lentinus edulus 

11. Langkah-langkah cara memproduksi Agaricus bisporus • Sediakan kompos (campuran jerami, tongkol jagung, kotoran ayam) • Bagi menjadi dua, tambahkan 0,25 % urea dan 2,5 % gypsum (CaSO4) • Timbunan mengalami perubahan siklus setiap 2 hari, dalam waktu 10 hari • Spora tumbuh selama 10 minggu dari bentuk butiran menjadi bibit • Persiapan pertumbuhan pada nampan: Tempatkan kompos pada nampan, inokulasi bibit tersebut dan tutup. • Jaga pada suhu 15oC-18oC, jamur mulai tumbuh sekitar 3 minggu • Hasil panen setelah 6 minggu berikutnya

12. PRODUK HASIL FERMENTASI • Keju merupakan makanan yang telah ada sejak lama. Pembuatan keju diawali di negara bagian timur tengah. Selanjutnya, menyebar ke Yunani dan Roma. • Pembuatan keju dapat dibagi kedalam empat tahapan, antara lain: • Pengentalan susu menjadi bentuk didih • Pemisahan dadih dari air dadih • Pembentukan dadih • Masak hingga rasa dan teksturnya sesuai dengan yang diinginkan

13. Jenis-jenis keju Lembut Agak Keras Sangat lembut keras Tanpa pemasakan Blue Cheddar Parmesan Keju lembut Roquefort Gouda Mozzarella Limburger Swiss Krim Muenster Dengan pemasakan Brie Coulommier Camembert

14. lanjutan… • Yogurt dibuat dari pemanasan/ pasteurisasi susu rendah lemak yang dikentalkan dengan penghilangan air atau dengan menambahkan bubuk susu. Penghilangan susu diinokulasi dengan sebuah campuran Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaricus dan diinkubator selama 45oC selama 12 jam. Pertumbuhan Streptococcus thermophilus menghasilkan asam laktat, serta Lactobacillus bulgaricus memberikan asam laktat dan bau / rasa pada produk yang dihasilkan.

15. lanjutan… • Sel ragi dapat menjadi sumber dari protein sel tunggal dan bisa juga digunakan sebagai suplemen makanan. • Sel ragi banyak digunakan dalam industri pembuatan roti.

16. (3)Enzim molase yang berupa gula monomer untuk menghasilkan substrat pada pertumbuhan ragi (2) …Sampai terisi 200.000 liter yang akan difermentasi (1) Inokulum ragi dipindahkan ke tangki… (5)Ragi terbentuk dan siap untuk dikomersilkan (4) Fermentor dicampur dengan udara agar pertumbuhannya cepat dan mencegah terbentuk etanol

17. lanjutan… • Coklat didapat dari biji coklat, yakni suatu biji yang ditutupi oleh buah. Biji-biji dilepas dari buah dan difermentasikan dalam wadah selama beberapa hari. • Kecap diperoleh dari campuran rendaman dan kukusan kacang kedelai dengan pemerasan terigu dan penginokulasian Aspergillus oryzae.

18. lanjutan… • Daging hasil fermentasimerupakan daging spesial yang dihasilkan oleh fermentasi bakteri, misalnya sosis. Secara umum, organisme yang memfermentasikan daging adalah Pediococcus cerevisiae dan Lactobacillus plantarum. • Dalam menghasilkan produk makanan, Lactobacillus mesenteroides atau Lactobacillus plantarum digunakan sebagai inokula dalam pembuatan asinan kubis.

19. PENYEDAP RASA & SUPLEMEN MAKANAN • Vinegar atau cuka telah ada sejak + 10.000 tahun yang lalu, yang diawali dengan pembuatan minuman anggur. Nama dari vinegar berasal dari bahasa Perancis yaitu vin (anggur) dan aigre (asam), jadi Vinegar merupakan minuman anggur yang diasamkan. • Organisme yang digunakan dalam pembuatan vinegar adalah Acetobacter aceti dan Gluconobacter oxydans • Dua mesin utama yang digunakan dalam pembuatan cuka / vinegar, yaitu aliran generator (the trickling generator) dan fermentasi batchwise.

20. Pembuangan uap Pembuatan Vinegar dengan fermentasi lanjutanFrings-tipe trickling generator untuk mengahasilkan vinegar Semprotan etanol, air , dan asam asetat pada lapisan atas Selang karet Semprotan Kecepatan aliran diatur pada suhu 290C pada atas tangki, dan 350C bag bwh Pengukur kapasitas air encer Pompa mengalirkan campuran etanol, air, dan asam asetat dari lubang menuju bagian atas tangki Pipa udara Pompa Penyaring cuka Kumpulan lubang Pengisian gas diatur untuk mencegah evaporasi dan terbentuknya asam asetat

21. pembuatan vinegar dengan fermentasi batchwiseFrings acetor, dengan sistem merendam dalam menghasilkan vinegar Perusak buih Katup busa Tangki terisi etanol, inokulum bakteri, dan nutrient (hanya beberapa), kadar gas tetap dan diaduk dengan kec. tinggi Udara bersih Gulungan pendingin Sirkulasi pendingin tangki 30oC Katup pengatur udara Pendingin otomatis Klep keluar Mesin

22. MINUMAN BERALKOHOL Minuman beralkohol salah satu industri penunjang ekonomi, banyak diantaranya di produksi dengan menggunakan bakteri. Selain menggunakan bakteri minuman beralkohol juga menggunakan variasi tanaman glukosa buah atau polisakarida gandum. Sebagian besar tanaman glukosa dapat menghasilkan substrat fermentasi minuman yang mengandung alkohol, antara lain: • Wine • Bir

23. WINE • Ada dua macam jenis wine/ minuman anggur yang terbuat dari buah anggur, yaitu wine putih dan wine merah. • Wine putih terbuat dari ekstrak kulit anggur putih, biasanya fermentasi wine putih yaitu3-10 hari. Sedangkan pada wine merah bisa menggunakan biji ataupun kulit dari anggur merah, biasanya fermentasi wine merah berkisar 12- 36 jam.

24. BIR • Bahandasarpembuatbiradalah barley. • Prosespembuatan bir yaitudengan substratgula, yang difermentasikandariekstrakgandum. • Selamaprosespembuatannyaterdapatenzim, yaknienzim amilasedanproteinase yang diaktifkan,sehinggamenyebabkanpelepasanguladanasam amino daributiranbiji.

25. ASAM ORGANIK • Asam sitrat merupakan asam yang disintesis oleh mikroba fermentasi. • Awalnya, asam sitratdiambil dari buah jeruk (lemon = 7% sampai 9% asam sitrat). • Pada tahun 1923 fermentasi dikembangkan untuk menghasilkan kadar asam sitrat yang tinggi.

26. ENZIM • Di lingkungan, mikroorganisme memanfaatkan enzim untuk membongkar protein, pati, pektin, lipid dan molekul besar lain yang tidak larut. • Enzim hidrolitik ini umumnya ekstraseluler atau terletak pada permukaan sel dan diproduksi oleh bakteri dan jamur. • Sebagai enzim ekstraselular, enzim tersebut dapat pulih cukup cepat melalui pertumbuhan media

27. ENZIM MIKROBA DAN PERANANNYA DI DUNIA PERINDUSTRIAN

28. TRANSFORMASI MIKROBA • Anti-aktivitas inflamasi senyawa steroid tergantung pada adanya oksigen atau hidroksil dalam 11 - posisi. • Steroid alami diproduksi dalam jumlah yang signifikan, seperti dari ragi atau tanaman, yang tidak memiliki 11-hidroksilasi. Sebelum penemuan bahwa mikroba dapat hidroksilasi steroid inti dan sedikit pun hasil stoikiometrik virtual, yang hidroksilasi itu dilakukan secara kimia dan hasilnya sangat rendah.

29. INOKULA • Bakteri asam laktat terdapat di antara mikroorganisme yang tumbuh dalam massal dan dijual untuk fermentasi dalam produk yang difermentasikan, misalnya keju dan daging. • Penggunaan susu dipasteurisasi sebagai bahan awal untuk produksi keju, yang diperlukan dalam mencegah penyebaran penyakit tulang. Namun, pasteurisasi menurunkan populasi alami asam laktat bakteri dan inokulasi dengan strain yang diinginkan, untuk menghasikan produksi keju yang diperlukan. • Industri sosis dan fermentasi daging dengan hasil yang terbaik, dicapai dengan proses inokulasi dengan bakteri yang sesuai.

30. INHIBIDITOR • Mikroba yang dapat berperan sebagai katabolisme dengan cara biosid sebagai penghilang racun dalam eukariota atau antibiotik yang menghambat spesies prokariotik lain. • Antibiotik terhadap bakteri, jamur, virus, dan tumor secara aktif sangat diperlukan. Pencarian ini termasuk antimikroba yang efektif terhadap mikroba penyebab penyakit yang tidak terkendali.

31. 31.15 GRAFIK PEMBUATAN OBAT STEROLS

32. GAMBAR 31.16 INSECSIDA BAKTERI Bacillus thuringiensis

33. TABEL 31.9 ANTIBIOTIK YANG BERASAL DARI SEL EUKARIOTIK

34. PENEMUAN ANTIBIOTIK BARU Langkah-langkahnya adalah… • Kenali sumber produsen yang berpotensi • Isolasi organismenya • Persiapkan Uji coba cawan petri • Uji aktivitas novel • Penyaringan Lebih lanjut

35. PRODUKSI KOMERSIL • Penicillin dihasilkan oleh bakteri Penicillin chrysogenum. • Cephalosporin dihasilkan oleh bakteri Chepalosporin acremonium • Streptomycin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus • Macrocyclic Lactones merupakan antibiotik sebagai eritromicyn. Contohnya adalah Rifamycin yang dihasilkan oleh bakteri Nocardia mediterranei.

36. lanjutan… • Tetracyclin melawan bakteri gram negatif dan positif seperti Rickettsia, Mycoplasma, Leptospira, Spirochetes, dan Chlamydia.

37. REKAYASA GENETIKA MIKROORGANISME • Insulin Manusia atau pembuatan Hormon insulin untuk manusia • Hormon Pertumbuhan Manusia (HGB) • Vaksin • Sistem Kloning Gen • Interferon • Protein Darah

38. lanjutan… • Faktor Pertumbuhan Tulang • Faktor Pertumbuhan Epidermal • Potensi untuk Perkembangan yang Lebih Lanjut (Genetika Masa Depan)

39. MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN

40. PENDAHULUAN • Mikroorganisme adalah agen utama untuk menghilangkan limbah dan racun. • Mikroorganisme heterotrop cocok untuk proses pembuangan limbah organik. • Mikroorganisme tersebut dapat tumbuh diberbagai kondisi lingkungan, suhu, Ph, konsentrasi nutrisi dan kadar oksigen.

41. PROSES PENGOLAHAN LIMBAH • Berbagai kotoran hewan dapat terurai oleh mikroba. • Sistem pengolahan limbah menggunakan mikroba sebagai sarana utama untuk mendegradasi bahan organik tersebut.

42. MIKROORGANISME PATOGEN

43. PENGOLAHAN PRIMER LIMBAH Pengendapan dari bahan partikel Pemisahan dari bahan terlarut

44. PENGOLAHAN SEKUNDER LIMBAH • Proses pengolahan ini merupakan proses mikrobiologis. • Cairan bagian dari tangki utama dilewatkan kedalam tangki lain (tangki air limbah sekunder), selanjutnya di uapkan ke udara.

46. PENGOLAHAN TERSIER LIMBAH Pengolahan limbah dapat dilihat dari rumus berikut : Bahan organik  XO2+NH3+SO4-2+PO4-3.

47. PENGOLAHAN AIR MINUM Sistem pengolahan air minum terdiri dari: • Koagulasi • Sedimentasi • Filtrasi • Desinfeksi

49. ANALISIS TOTAL BAKTERI GRAM NEGATIF Memasukkan nomor tes Menguji membran penyaring.

50. KEMUNGKINAN BESAR DARI NOMOR TES Hal ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu : • Dugaan • Penjelasan • Penyempurnaan