Transcript mikrobiologi industri & lingkungan presentasi

MIKROBIOLOGI
INDUSTRI & LINGKUNGAN
Tri Suwarno
Erni Aprilia
Dwi Anti Prapti Siwi
Tina Yuni Astuti
Nelly Nirwana Sari
(108016100002)
(108016100029)
(108016100030)
(108016100034)
(108016100036)
1
2
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.
3
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.
4
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.
5
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
6
Gambar 31.1 ( Produksi selular dari metabolisme primer dan
sekunder)
Periode pemanfaatan substrat, tumbuhnya sel, dan melakukan
metabolisme primer (A) dan metabolisme sekunder (B)
7
Produk Komersial yang Dihasilkan
Mikroba
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
8
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.
9
JAMUR BUDI DAYA
Agaricus bisporus 
Lentinus edulus 
10
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
11
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
12
Jenis-jenis keju
Lembut
Agak
lembut
Keras
Sangat
keras
Tanpa pemasakan
Keju lembut
Mozzarella
Krim
Dengan pemasakan
Brie
Coulommier
Camembert
Blue
Roquefort
Limburger
Cheddar
Gouda
Swiss
Muenster
Parmesan
13
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.
14
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.
15
(1) Inokulum ragi
dipindahkan ke tangki…
(2) …Sampai terisi
200.000 liter
yang akan difermentasi
(3)Enzim molase yang berupa
gula monomer
untuk menghasilkan
substrat
pada pertumbuhan ragi
(5)Ragi terbentuk
dan siap untuk dikomersilkan
(4) Fermentor dicampur
dengan udara agar
pertumbuhannya cepat
dan mencegah terbentuk etanol
16
lanjutan…
• Coklat didapat dari biji coklat, yakni
suatu biji yang ditutupi oleh buah. Bijibiji
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.
17
lanjutan…
• Daging hasil fermentasi merupakan 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.
18
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.
19
Semprotan etanol,
air , dan asam asetat
pada lapisan atas
Pembuangan
uap
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
Pembuatan Vinegar dengan fermentasi lanjutan
20
Frings-tipe trickling generator untuk mengahasilkan vinegar
Perusak buih
Katup busa
Udara bersih
Katup
pengatur
udara
Tangki terisi etanol, inokulum bakteri,
dan nutrient (hanya beberapa),
kadar gas tetap
dan diaduk dengan kec. tinggi
Gulungan Sirkulasi pendingin
pendingin
tangki 30oC
Klep keluar
Pendingin
otomatis
Mesin
pembuatan vinegar dengan fermentasi batchwise
Frings acetor, dengan sistem merendam dalam menghasilkan
21
vinegar
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:
1.Wine
2.Bir
22
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 yaitu 3-10 hari.
Sedangkan pada wine merah bisa menggunakan biji
ataupun kulit dari anggur merah, biasanya fermentasi
wine merah berkisar 12- 36 jam.
23
BIR
• Bahan dasar pembuat bir adalah barley.
• Proses pembuatan bir yaitu dengan substrat
gula, yang di fermentasikan dari ekstrak
gandum.
• Selama proses pembuatannya terdapat
enzim, yakni enzim amilase dan proteinase
yang diaktifkan, sehingga
menyebabkan
pelepasan gula dan asam amino dari butiran
biji.
24
ASAM ORGANIK
• Asam sitrat merupakan asam yang
disintesis oleh mikroba fermentasi.
• Awalnya, asam sitrat diambil dari buah
jeruk (lemon = 7% sampai 9% asam
sitrat).
• Pada
tahun
1923
fermentasi
dikembangkan untuk menghasilkan
kadar asam sitrat yang tinggi.
25
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
26
ENZIM MIKROBA DAN PERANANNYA
DI DUNIA PERINDUSTRIAN
27
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.
28
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.
29
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.
30
31.15
GRAFIK PEMBUATAN OBAT STEROLS
31
GAMBAR 31.16
INSECSIDA BAKTERI Bacillus thuringiensis
32
TABEL 31.9
ANTIBIOTIK YANG BERASAL DARI SEL
EUKARIOTIK
33
PENEMUAN ANTIBIOTIK BARU
Langkah-langkahnya adalah…
• Kenali sumber produsen yang
berpotensi
• Isolasi organismenya
• Persiapkan Uji coba cawan petri
• Uji aktivitas novel
• Penyaringan Lebih lanjut
34
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.
35
lanjutan…
• Tetracyclin melawan bakteri gram
negatif dan positif seperti Rickettsia,
Mycoplasma, Leptospira, Spirochetes,
dan Chlamydia.
36
REKAYASA GENETIKA
MIKROORGANISME
• Insulin Manusia atau pembuatan
Hormon insulin untuk manusia
• Hormon Pertumbuhan Manusia (HGB)
• Vaksin
• Sistem Kloning Gen
• Interferon
• Protein Darah
37
lanjutan…
• Faktor Pertumbuhan Tulang
• Faktor Pertumbuhan Epidermal
• Potensi untuk Perkembangan yang
Lebih Lanjut (Genetika Masa Depan)
38
39
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.
40
PROSES PENGOLAHAN LIMBAH
• Berbagai kotoran hewan dapat terurai oleh
mikroba.
• Sistem pengolahan limbah menggunakan
mikroba
sebagai
sarana
utama
untuk
mendegradasi bahan organik tersebut.
41
MIKROORGANISME PATOGEN
MIKROORGANISME
PENYAKIT
Bakteri
Salmonella typhosa
Demam tipus
Vibrio cholera
Kolera
Shygella dysenteriae
Disentri bakteri
Protozoa
Entamoeba hystolitica
Disentri amoeba
Giardia lamblia
Giardiasis
Naeglaria
Meningoencephalitis
Virus
Infeksi hepatitis
Hepatitis B
42
PENGOLAHAN PRIMER LIMBAH
• Pengendapan dari bahan partikel
• Pemisahan dari bahan terlarut
43
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.
44
45
PENGOLAHAN TERSIER LIMBAH
Pengolahan limbah dapat dilihat dari
rumus berikut :
Bahan organik  XO2+NH3+SO4-2+PO4-3.
46
PENGOLAHAN AIR MINUM
Sistem pengolahan air minum terdiri dari:
• Koagulasi
• Sedimentasi
• Filtrasi
• Desinfeksi
47
48
ANALISIS TOTAL
BAKTERI GRAM NEGATIF
• Memasukkan nomor tes
• Menguji membran penyaring.
49
KEMUNGKINAN BESAR DARI
NOMOR TES
Hal ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu :
• Dugaan
• Penjelasan
• Penyempurnaan
50
ANALISIS MEMBRAN PENYARING
• Tes ini memerlukan pori yang steril
dengan
ukuran
0.45um
untuk
mengumpulkan sel dari uji air.
• Penyaring ini ditempatkan pada jalur
penghisap yang mengandung nutrisi
untuk pertumbuhan bakteri
• Mereka diinkubasi selama 24 jam pada
suhu 35C
51
TEKNIK ALTERNATIF UNTUK
ANALISIS AIR MINUM
• Analisis kehadiran / ketidak
hadiran.
• Analisi colorimetric dan flurogenic.
52
TEMPAT PEMBUANGAN SAMPAH &
PENGOMPOSAN
• Mikroba juga terlibat dalam degradasi
sampah & dalam proses pengomposan.
• sampah di kubur dalam tanah,
Kemudian ditutup menggunakan tanah
dan di biarkan membusuk secara alami
53
54
PENGOMPOSAN
• Yaitu sebuah proses dimana material
tanaman(akar, batang, dan daun) diuraikan
• Kelompok mikroba terpenting yang dilibatkan
adalah bakteri, khususnya Actinomycetes,
seperti fungi
• Logam-logam berat, pestisida,dan bahanbahan berbahaya lainnya yang digunakan
dalam perkebunan dapat dikonsentrasikan
dengan mengompos
55
PESTISIDA
• Yaitu, substansi kimia yang diolah
dengan industri kimia untuk mengontrol
serangga (insektisida) atau rumput
(herbisida)
• DDT adalah pestisida yang paling
terkenal (gambar 32.10)
56
57
lanjutan…
• DDT
dikonsentrasikan
pada
rantai
makanan dalam sebuah proses yang
disebut biomagnifikasi (gambar 32.10 B)
• DDT terbukti sangat merugikan burung
pemakan serangga / ikan dengan
konsentrasi pestisida yang tinggi
• Contoh lain bahwa herbisida sangat
persisten dilingkungan dapat dilihat pada
gambar 32.11
58
59
lanjutan…
• Alternatif
lain
pada
penggunaan
pestisida persisten yaitu insektisida
biologis
60
BIOREMIDIASI
• Campuran-campuran yang ada di air
tanah antara lain terdapat pada tabel 32.2
• Metode praktis untuk pemulihan
lingkungan yang tercemar oleh limbah
berbahaya disebut bioremidiasi
61
62
lanjutan…
Keuntungan bioremidiasi:
1. Mudah dalam penggunaannya
2. Biaya yang terjangkau
3. Rendahnya dampak dari terjadinya
kontaminasi saat pembersihan berlangsung
Metode Remidiasi:
1. Memompa dan menarik/menghilangkan
2. Bioreaktor
3. Gundukan/tumpukan
4. Lahan pertanian
63
HUJAN MINERAL ASAM
• Terjadi ketika batubara dan minyak
mengandung sejumlah besar sulfur
yang terbakar menjadi fuel (bahan
bakar). Ketika sumber energi tersebut
terbakar, gas sulfur dioksida dibebaskan
ke atmosfer. Jika pada saat yang
bersamaan terdapat cahaya dan air, ini
dapat menyebabkan produksi asam
sulfur hingga terjadilah hujan asam.
64
65