Mikrobiologi industri adalah cabang bioteknologi yang menerapkan ilmu mikroba untuk menciptakan produk industri dalam jumlah massal, seringkali menggunakan pabrik sel mikroba.
Ada beberapa cara untuk memanipulasi mikroorganisme untuk meningkatkan hasil produk yang maksimal. Masuknya mutasi ke dalam suatu organisme dapat dilakukan dengan memasukkannya ke dalam mutagen.
Cara lain untuk meningkatkan produksi adalah dengan amplifikasi gen, hal ini dilakukan dengan penggunaan plasmid, dan vektor.
Plasmid dan/atau vektor digunakan untuk menggabungkan banyak salinan gen tertentu yang memungkinkan lebih banyak enzim diproduksi yang pada akhirnya menghasilkan lebih banyak hasil produk.
Manipulasi organisme untuk menghasilkan produk tertentu memiliki banyak penerapan di dunia nyata seperti produksi beberapa antibiotik, vitamin, enzim, asam amino, pelarut, alkohol, dan produk sehari-hari.
Mikroorganisme memainkan peran besar dalam industri, dengan berbagai cara untuk dimanfaatkan. Secara medis, mikroba dapat digunakan untuk membuat antibiotik guna mengobati infeksi.
Mikroba juga dapat digunakan untuk industri makanan. Mikroba sangat berguna dalam menciptakan beberapa produk produksi massal yang dapat dikonsumsi manusia. Industri kimia juga menggunakan mikroorganisme untuk mensintesis asam amino dan pelarut organik.
Mikroba juga dapat digunakan dalam aplikasi pertanian untuk digunakan sebagai biopestisida daripada menggunakan bahan kimia berbahaya dan atau inokulan untuk membantu perkembangbiakan tanaman.
Mikrobiologi Industri Pdf
a. Aplikasi medis
Aplikasi medis pada mikrobiologi industri adalah produksi obat baru yang disintesis dalam organisme tertentu untuk tujuan medis. Produksi antibiotik diperlukan untuk pengobatan banyak infeksi bakteri.
Beberapa antibiotik dan prekursor alami diproduksi melalui proses yang disebut fermentasi . Mikroorganisme tumbuh dalam media cair yang ukuran populasinya dikendalikan untuk menghasilkan produk dalam jumlah terbesar.
Dalam lingkungan ini nutrisi, pH, suhu, dan oksigen juga dikontrol untuk memaksimalkan jumlah sel dan mencegahnya mati sebelum produksi antibiotik yang diinginkan. Setelah antibiotik diproduksi, antibiotik tersebut harus diekstraksi untuk menghasilkan pendapatan.
Vitamin juga bisa diproduksi dalam jumlah besar baik melalui fermentasi atau biotransformasi. Vitamin B 2 (riboflavin) misalnya diproduksi dengan dua cara. Biotransformasi sebagian besar digunakan untuk produksi riboflavin, dan bahan awal sumber karbon untuk reaksi ini adalah glukosa.
Ada beberapa strain mikroorganisme yang direkayasa untuk meningkatkan hasil riboflavin yang dihasilkan. Organisme yang paling umum digunakan untuk reaksi ini adalah Ashbya gossypii . Proses fermentasi adalah cara umum lainnya untuk menghasilkan riboflavin.
Organisme yang paling umum digunakan untuk produksi riboflavin melalui fermentasi adalah Eremothecium ashbyii . Setelah riboflavin diproduksi, riboflavin harus diekstraksi dari kaldu, hal ini dilakukan dengan memanaskan sel selama jangka waktu tertentu, dan kemudian sel dapat disaring keluar larutannya.
Riboflavin kemudian dimurnikan dan dilepaskan sebagai produk akhir. Biotransformasi mikroba dapat digunakan untuk memproduksi obat steroid. Steroid dapat dikonsumsi baik secara oral atau melalui suntikan.
Steroid memainkan peran besar dalam pengendalian arthritis. Kortison adalah obat antiinflamasi yang melawan radang sendi, serta beberapa penyakit kulit. Steroid lain yang digunakan adalah testosteron, yang diproduksi dari dehydroepiandrosterone dengan menggunakan spesies Corynebacterium.
b. Aplikasi industri makanan
- Fermentasi
Fermentasi adalah reaksi dimana gula dapat diubah menjadi gas, alkohol atau asam. Fermentasi terjadi secara anaerobik, artinya mikroorganisme yang melalui fermentasi dapat berfungsi tanpa adanya oksigen.
Ragi dan bakteri biasanya digunakan untuk memproduksi banyak produk secara massal. Minum alkohol adalah produk yang dihasilkan oleh ragi dan bakteri. Alkohol yang dapat dikonsumsi juga dikenal sebagai etanol, dan etanol digunakan untuk menggerakkan mobil sebagai sumber bahan bakar.
Minum alkohol dihasilkan dari gula alami seperti glukosa. Karbon dioksida dihasilkan sebagai produk sampingan dalam reaksi ini dan dapat digunakan untuk membuat roti, dan juga dapat digunakan untuk minuman berkarbonasi.
Fermentasi Anggur: Minuman beralkohol seperti bir dan anggur difermentasi oleh mikroorganisme ketika tidak ada oksigen.
Keju diproduksi sebagai cara untuk mengawetkan nutrisi yang diperoleh dari susu, melalui fermentasi sehingga memperpanjang umur simpan produk. Mikroba digunakan untuk mengubah gula laktosa menjadi asam laktat melalui fermentasi.
Bakteri yang digunakan untuk fermentasi tersebut biasanya berasal dari keluarga Lactococci , Lactobacilli , atau Streptococci . Terkadang mikroba ini ditambahkan sebelum atau sesudah langkah pengasaman yang diperlukan untuk produksi keju.
Mikroba ini juga bertanggung jawab atas perbedaan rasa keju, karena mereka memiliki enzim yang memecah gula dan lemak susu menjadi beberapa bahan penyusun.
Beberapa mikroba lain seperti jamur mungkin sengaja dimasukkan selama atau sebelum keju mengalami penuaan, untuk memberikan rasa yang berbeda.
Produksi yogurt dimulai dari pasteurisasi susu, dimana mikroba yang tidak diinginkan dikurangi atau dihilangkan.
Setelah susu dipasteurisasi maka susu siap diolah untuk mengurangi kandungan lemak dan cairannya, sehingga yang tersisa sebagian besar adalah kandungan padatnya. Hal ini dapat dilakukan dengan mengeringkan susu agar cairannya menguap atau dengan menambahkan susu pekat.
Peningkatan kandungan padat susu juga meningkatkan nilai gizi karena nutrisinya lebih pekat. Setelah langkah ini selesai, susu siap untuk fermentasi di mana susu diinokulasi dengan bakteri dalam wadah baja tahan karat yang higienis dan kemudian dipantau secara cermat untuk produksi asam laktat, suhu dan pH.
Enzim dapat diproduksi melalui fermentasi baik dengan fermentasi terendam dan/atau dengan fermentasi keadaan padat. Fermentasi terendam mengacu pada saat mikroorganisme bersentuhan dengan media.
c. Aplikasi kimia
Sintesis asam amino dan pelarut organik juga dapat dilakukan dengan menggunakan mikroba. Sintesis asam amino esensial seperti L-Metionin, L-Lysine, L-Tryptophan dan asam amino non-esensial L-Glutamic acid digunakan saat ini terutama untuk industri pakan, makanan, dan farmasi.
Produksi asam amino ini disebabkan oleh Corynebacterium glutamicum dan fermentasi. C.glutamicum direkayasa agar mampu menghasilkan L-lisin dan asam L-Glutamat dalam jumlah banyak.
Asam L-Glutamat mempunyai permintaan produksi yang tinggi karena asam amino ini digunakan untuk memproduksi Monosodium glutamat (MSG) sebagai bahan penyedap makanan.
Pada tahun 2012 total produksi asam L-Glutamat sebanyak 2,2 juta ton dan diproduksi dengan teknik fermentasi terendam yang diinokulasi C.glutamicum.
L-Lysine awalnya diproduksi dari asam diaminopimelic (DAP) oleh E.coli , tetapi setelah C.glutamicum ditemukan untuk produksi asam L-Glutamat. Organisme ini dan autotrof lainnya kemudian dimodifikasi untuk menghasilkan asam amino lain seperti lisin, aspartat, metionin, isoleusin, dan treonin.
L-Lysine digunakan untuk memberi makan babi dan ayam, serta untuk mengobati kekurangan nutrisi, meningkatkan energi pada pasien, dan kadang-kadang digunakan untuk mengobati infeksi virus.
L-Triptofan juga diproduksi melalui fermentasi dan oleh Corynebacterium dan E.coli, meskipun produksinya tidak sebesar asam amino lainnya, L-Triptofan masih diproduksi untuk keperluan farmasi karena dapat diubah dan digunakan untuk memproduksi neurotransmiter.
Produksi pelarut organik seperti aseton, butanol, dan isopropanol melalui fermentasi adalah salah satu hal pertama yang diproduksi dengan menggunakan bakteri, karena mencapai kiralitas produk yang diperlukan mudah dicapai dengan menggunakan sistem kehidupan.
Mikrobiologi Industri Pertanian
Mikroorganisme dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan nilai jual suatu produk hasil pertanian sehingga mampu meningkatkan perekonomian negara.
Pemanfaatan mikroorganisme harus dilakukan melalui pengenalan terhadap mikroorganisme yang akan digunakan, substrat yang dipakai dan fermentor atau tempat berlangsungnya proses fermentasi.
Tipe atau model fermentasi haruslah dipahami agar proses dapat berlangsung dengan baik, apakah fermentasi substrat padat atau fermentasi substrat cair.
Pemanfaatan mikroorganisme dapat untuk kepentingan non pangan misalnya dalam produksi bioetanol sehingga dapat dihasilkan energi terbarukan. Bioetanol juga dapat dikembangkan melalui protein sel tunggal dan untuk mendukung itu semua maka produksi inokulum haruslah dipahami dengan baik.
Mikroorganisme juga dapat dimanfaatkan dalam bidang pangan. Selain sebagai produk pangan hasil fermentasi, produksi probiotik juga menjadi tren saat ini. Produksi pigmen juga terus dikembangkan untuk menggantikan pewarna sintetis yang seringkali bersifat karsinogen.
Permintaan terhadap produk pertanian terus meningkat karena kebutuhan akan berbagai pupuk dan pestisida. Penggunaan pupuk kimia dan pestisida secara berlebihan mempunyai dampak jangka panjang.
Akibat penggunaan pupuk kimia dan pestisida yang berlebihan, tanah menjadi tidak subur dan tidak mencukupi untuk bercocok tanam. Dalam hal ini, pupuk hayati, biopestisida, dan pertanian organik bisa menjadi solusinya.
Biopestisida adalah pestisida yang berasal dari organisme hidup atau bahan alami. Pestisida biokimia juga dapat diproduksi dari bahan alami yang dapat mengendalikan populasi hama dalam bahan tidak beracun.
Demikianlah pembahasan mengenai mikrobiologi industri. Semoga bisa memperluas wawasan kita semua mengenai mikrobiologi industri tersebut, sekian terima kasih.
