Tuesday, September 8, 2020
TEKNOLOGI FERMENTASI
PENDAHULUAN
Pakan hijauan yang kaya serat (selulosa, hemi selulosa, lignin) sebagai sumber energi bagi ternak ruminansia, sangat melimpah. Namun pemanfaatan pakan serat tsb belum optimal karena nilai cernanya (total digestible nutrient = TSN) relatif rendah, kurang dari 50%. Sementara itu peningkatan nilai cerna pakan serat bisa dilakukan secara kimiawi, biologi atau gabungan keduanya.
Teknologi fermentasi dalam industri peternakan telah banyak dilakukan, misalnya pemanfaatan probiotika (mikroba hidup) sebagai pakan imbuhan (feed additive). Perenan probiotika ini menjadi penting karena ternak ruminansia mempunyai keterbatasan juga dalam memcerna serat. Selain proses biologinya kurang efisien, hal tsb juga karena terdapat ketidak-mampuan sel ternak menghasilkan enzim. Terutama enzim hidrolase, baik untuk hidrolisis karbohidrat, pitat, khitin mau pun protein. Khusus probiotika dalam bentuk bakteri asam laktat (BAL), diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam menurunkan pemanfaatan antibiotika sintetik. Hal ini karena BAL mampu memproduksi antibakteri "bakteriosin".
PENDEKATAN BIOKIMIAWI
Proses fermentasi melalui pendekatan bio-kimiawi dapat didefinisikan sbb :
1. Proses biologi memproduksi energi dalam bentuk ATP (Adenosine Triphosphate) melalui katabolisme (penguraian) senyawa organik;
2. Proses katabolisme glukosa yang menghasilkan NADH (nicotinamide adenine dinucleotide reductase);
3. Proses re-oksidasi NADH secara aerobik melalui transpor elektron dengan oksigen sebagai aseptor elektron akhir;
4. Proses re-oksidasi NADH dengan senyawa organik sebagai aseptor elektron selain oksigen atau sering dikenal sebagai reoksidasi NADH AN-AEROBIK, kemudian menghasilkan senyawa produk. Misalnya, kalau asam piruvat sebagai aseptor elektron, produknya adalah LAKTAT. Proses tsb dikenal sebagai FERMENTASI LAKTAT. Terjadi proses daur ulang NADH pada sel ragi fermentasi melalui proses reduksi asam piruvat dengan asetaldehid sebagai aseptor elektron. Produknya adalah ETANOL. Reaksi biologi tsb disebut sebagai FERMENTASI ETANOL.
5. Berbagai macam mikroba mampu mereduksi asam piruvat dengan menggunakan berbagai macam variasi aseptor elektron sehingga akan dihasilkan berbagai macam produk pula.
PENDEKATAN SECARA INDUSTRI
Pengertian proses fermentasi melalui pendekatan secara industri, antara lain :
1. Fermentasi yang relatif lebih luas, proses biologi yang mamou menghasilkan suatu produk dengan melaluo penggunaan jasa biakan mikroba (fermentasi), baik biakan murni mau oun campuran;
2. Perubahan substrat menjadi bahan yang mempunyai nilai tambah (adding value) atau komponen bahan memounyai fungsi spesifik (functional food atau functional feed).
Teknologi fermentaai berdasarkan macam produk yang dihasilkan, kepentingan secara komersial dan nilai strategis ekonomi dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam proses :
1) menghasilkan sel mikroba sebagai produk (produk biomassa sel);
2) memproduksi enzim;
3) memproduksi senyawa metabolit;
4) memodifikasi suatu senyawa.
PRODUKSI SEL BIOMASSA
1. Memproduksi sel hidup, misal ragi sebagai starter untuk roti, tempe, bir dll;
2. Menproduksi protein mikroba atau sering dikenal sebagai SINGLE CEL PROTEIN (SCP) yang dapat dihmgunakan sebagai komponen pangan atau pakan.
PRODUKSI ENZIM
Enzim telah banyak diproduksi secara komersial melalui berbagai sumber sel, yaitu berasal dari sel tanaman, hewan dan mikroba. Namun akhir-akhir ini, enzim telah banyak diproduksi melalui jasa mikroba dengan beberapa kelebihan yang meliputi :
1) enzim yang dihasilkan diperoleh dalam jumlah besar oer unit waktu atau per unit substrat yang digunakan;
2) sel mikroba penghasil enzim dapat dikembangkan secara lebih mudah serta simpel;
3) teknik rekayasa genetik sel mikroba dapat dilakukan lebih mudah;
4) enzim yang memproduksi oleh sel mikroba dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menambahkan induser pada medium.
PRODUKSI SENYAWA METABOLIT
Pertumbuhan mikroba dapat dibagi menjadi beberapa fase :
1. Fase adaptasi;
2. Fase log.
Kondisi lingkungan pada fase ini diasumsikan sangat mendukung, nutrien secara cukup dan tidak terdapat zat penghambat sehingga kecepatan pertumbuhan sel dapat berlangsung secara konstan dan linier. Produk yang dihasilkan oleh proses metabokisme merupakan senyawa metabolit intermedier esensial dan diperlukan oleh sel sebagai penyusun komponen sel. Contoh senyawa tsb adalah asam amino, nukleotida, protein, asam nukleat, lipida dan karbohidrat. Sering disebut sebagai metabolisme primer. Sedangkan fasenya disebut TROPOPHASE (Bu'Lock et al, 1965). Produk yang dihasilkan sebagian besar adalah berupa produk yang mempunyao nilai ekonomi tinggi dan telah diproduksi secara industri melalui fermentasi. Misal asam amino lisin, vitamin, asam sitrat, etanol, aseton dan butanol.
Selain senyawa metabolit primer, dikenal juga senyawa metabolit sekunder. Senyawa metabolit sekunder diproduksi pada fase stasioner. Berdasarkan sifat fase tsb, produk metabolit sekunder diproduksi bukan untuk memenuhi kebutihan sel atau dengan kata lain senyawa tsb TIDAK ESENSIAL. Senyawa metabolit tsb sering juga dikenal sebagai senyawa METABOLIT SEKUNDER atau IDIOPHASE. Contoh senyawa metabokit sekunder yang bernila ekonomi tinggi dan telah diproduksi melalui ferme taai secara indutri adalah senyawa ANTI MICROBIAL, senyawa pemacu pertumbuhan dan senyawa inhibitor enzim.
3. Fase stasioner.
Pada fase ini tidak terjadi kenaikkan pertambahan sel. Halnini dapat terjadi karena selain nutrien di dalam medium menjadi tidak tersedia atau terbatas juga adanya faktor penghambat.
4. Fase penurunan jumlah sel.
Pada fase ini, sel mengalami stres karena selain terjadinya akumulaai produk terjadi juga karena faktor lingkungan tidak mendukung.
PROSES TRANSFORMASI MELALUI TEKNOLOGI FERMENTASI
Sel mikroba dapat berfungsi suatu senyawa ke senyawa lain yang maaih mempunyai kedekatan rumus kimia melalui proses transformasi fermentasi. Melalui oerubahan tsb, diharapkan dihasilkan senyawa dengan nilai ekonomi tinggi. Ada pun proses reaksi yang dikatalis meliputi reaksi dehidrogenasi, oksidasi, hidroksilasi, dehidraai dan kondensaai, dekarboksilasi, aminaai, deaminasi dan isomerisasi. Keuntungan proses fermentasi melalui jasa mikroba dibandingkan melalui proses kimiawi adalah selain prosesnya sangat spesifik, suhu yang diperlukan relatif rendah dan tidak memerlukan katalisator logam yang mempunyai sifat polutan. Contoh proses transformasi yangbtelah dikenal sangat baik adalah proses fermentaai memprodukso vinegar dari etanol.
Berdasarkan penahapan industri peternakan, keterlibatan atau peranan biokatalis, baik mikroba mau pun enzim melalui rekayasa teknologi fermentasi dapat dibagi menjadai beberapa tahap :
1) peranan mikroba dalam penyediaan pakan bermutu;
2) peranan mikroba hidup sebagai probiotika dalam sel ternak;
3) peranan mikroba dalam proses pasca panen dan membantu mengurangi terjadinya polusi serta menurunkan sifat toksisitas polutan.
Cerita tsb di atas terpaksa harus saya tulis dari sisi ilmiahnya. Jelimet dan yang membaca pasti mumet. Saya pun yang menuliskan juga mumet. Pada hal dari sisi prakteknya sederhana saja seperti yang sering saya ceritakan :
1. Fermentasi aerob;
2. Fermentaai an-aerob.
Di bidang peternakan bisa dipakai untuk :
1. Meningkatkan kualitas pakan (quality booster);
2. Meningkatkan kemampuan mencerna oleh saluran pencernaan (digestible booster).
Aplikasi fermentasi :
1. Fermentasi terbuka (aerob);
2. Fermentaai setengah terbuka (setengah aerob);
3. Fermentasi tertutup (an-aerob).
Itu cerita ku. Mana cerita mu?
PENDAHULUAN
Pakan hijauan yang kaya serat (selulosa, hemi selulosa, lignin) sebagai sumber energi bagi ternak ruminansia, sangat melimpah. Namun pemanfaatan pakan serat tsb belum optimal karena nilai cernanya (total digestible nutrient = TSN) relatif rendah, kurang dari 50%. Sementara itu peningkatan nilai cerna pakan serat bisa dilakukan secara kimiawi, biologi atau gabungan keduanya.
Teknologi fermentasi dalam industri peternakan telah banyak dilakukan, misalnya pemanfaatan probiotika (mikroba hidup) sebagai pakan imbuhan (feed additive). Perenan probiotika ini menjadi penting karena ternak ruminansia mempunyai keterbatasan juga dalam memcerna serat. Selain proses biologinya kurang efisien, hal tsb juga karena terdapat ketidak-mampuan sel ternak menghasilkan enzim. Terutama enzim hidrolase, baik untuk hidrolisis karbohidrat, pitat, khitin mau pun protein. Khusus probiotika dalam bentuk bakteri asam laktat (BAL), diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam menurunkan pemanfaatan antibiotika sintetik. Hal ini karena BAL mampu memproduksi antibakteri "bakteriosin".
PENDEKATAN BIOKIMIAWI
Proses fermentasi melalui pendekatan bio-kimiawi dapat didefinisikan sbb :
1. Proses biologi memproduksi energi dalam bentuk ATP (Adenosine Triphosphate) melalui katabolisme (penguraian) senyawa organik;
2. Proses katabolisme glukosa yang menghasilkan NADH (nicotinamide adenine dinucleotide reductase);
3. Proses re-oksidasi NADH secara aerobik melalui transpor elektron dengan oksigen sebagai aseptor elektron akhir;
4. Proses re-oksidasi NADH dengan senyawa organik sebagai aseptor elektron selain oksigen atau sering dikenal sebagai reoksidasi NADH AN-AEROBIK, kemudian menghasilkan senyawa produk. Misalnya, kalau asam piruvat sebagai aseptor elektron, produknya adalah LAKTAT. Proses tsb dikenal sebagai FERMENTASI LAKTAT. Terjadi proses daur ulang NADH pada sel ragi fermentasi melalui proses reduksi asam piruvat dengan asetaldehid sebagai aseptor elektron. Produknya adalah ETANOL. Reaksi biologi tsb disebut sebagai FERMENTASI ETANOL.
5. Berbagai macam mikroba mampu mereduksi asam piruvat dengan menggunakan berbagai macam variasi aseptor elektron sehingga akan dihasilkan berbagai macam produk pula.
PENDEKATAN SECARA INDUSTRI
Pengertian proses fermentasi melalui pendekatan secara industri, antara lain :
1. Fermentasi yang relatif lebih luas, proses biologi yang mamou menghasilkan suatu produk dengan melaluo penggunaan jasa biakan mikroba (fermentasi), baik biakan murni mau oun campuran;
2. Perubahan substrat menjadi bahan yang mempunyai nilai tambah (adding value) atau komponen bahan memounyai fungsi spesifik (functional food atau functional feed).
Teknologi fermentaai berdasarkan macam produk yang dihasilkan, kepentingan secara komersial dan nilai strategis ekonomi dapat diklasifikasikan menjadi 4 macam proses :
1) menghasilkan sel mikroba sebagai produk (produk biomassa sel);
2) memproduksi enzim;
4) memodifikasi suatu senyawa.
PRODUKSI SEL BIOMASSA
1. Memproduksi sel hidup, misal ragi sebagai starter untuk roti, tempe, bir dll;
2. Menproduksi protein mikroba atau sering dikenal sebagai SINGLE CEL PROTEIN (SCP) yang dapat dihmgunakan sebagai komponen pangan atau pakan.
PRODUKSI ENZIM
Enzim telah banyak diproduksi secara komersial melalui berbagai sumber sel, yaitu berasal dari sel tanaman, hewan dan mikroba. Namun akhir-akhir ini, enzim telah banyak diproduksi melalui jasa mikroba dengan beberapa kelebihan yang meliputi :
1) enzim yang dihasilkan diperoleh dalam jumlah besar oer unit waktu atau per unit substrat yang digunakan;
2) sel mikroba penghasil enzim dapat dikembangkan secara lebih mudah serta simpel;
3) teknik rekayasa genetik sel mikroba dapat dilakukan lebih mudah;
4) enzim yang memproduksi oleh sel mikroba dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menambahkan induser pada medium.
PRODUKSI SENYAWA METABOLIT
Pertumbuhan mikroba dapat dibagi menjadi beberapa fase :
1. Fase adaptasi;
2. Fase log.
Kondisi lingkungan pada fase ini diasumsikan sangat mendukung, nutrien secara cukup dan tidak terdapat zat penghambat sehingga kecepatan pertumbuhan sel dapat berlangsung secara konstan dan linier. Produk yang dihasilkan oleh proses metabokisme merupakan senyawa metabolit intermedier esensial dan diperlukan oleh sel sebagai penyusun komponen sel. Contoh senyawa tsb adalah asam amino, nukleotida, protein, asam nukleat, lipida dan karbohidrat. Sering disebut sebagai metabolisme primer. Sedangkan fasenya disebut TROPOPHASE (Bu'Lock et al, 1965). Produk yang dihasilkan sebagian besar adalah berupa produk yang mempunyao nilai ekonomi tinggi dan telah diproduksi secara industri melalui fermentasi. Misal asam amino lisin, vitamin, asam sitrat, etanol, aseton dan butanol.
Selain senyawa metabolit primer, dikenal juga senyawa metabolit sekunder. Senyawa metabolit sekunder diproduksi pada fase stasioner. Berdasarkan sifat fase tsb, produk metabolit sekunder diproduksi bukan untuk memenuhi kebutihan sel atau dengan kata lain senyawa tsb TIDAK ESENSIAL. Senyawa metabolit tsb sering juga dikenal sebagai senyawa METABOLIT SEKUNDER atau IDIOPHASE. Contoh senyawa metabokit sekunder yang bernila ekonomi tinggi dan telah diproduksi melalui ferme taai secara indutri adalah senyawa ANTI MICROBIAL, senyawa pemacu pertumbuhan dan senyawa inhibitor enzim.
3. Fase stasioner.
Pada fase ini tidak terjadi kenaikkan pertambahan sel. Halnini dapat terjadi karena selain nutrien di dalam medium menjadi tidak tersedia atau terbatas juga adanya faktor penghambat.
4. Fase penurunan jumlah sel.
Pada fase ini, sel mengalami stres karena selain terjadinya akumulaai produk terjadi juga karena faktor lingkungan tidak mendukung.
PROSES TRANSFORMASI MELALUI TEKNOLOGI FERMENTASI
Sel mikroba dapat berfungsi suatu senyawa ke senyawa lain yang maaih mempunyai kedekatan rumus kimia melalui proses transformasi fermentasi. Melalui oerubahan tsb, diharapkan dihasilkan senyawa dengan nilai ekonomi tinggi. Ada pun proses reaksi yang dikatalis meliputi reaksi dehidrogenasi, oksidasi, hidroksilasi, dehidraai dan kondensaai, dekarboksilasi, aminaai, deaminasi dan isomerisasi. Keuntungan proses fermentasi melalui jasa mikroba dibandingkan melalui proses kimiawi adalah selain prosesnya sangat spesifik, suhu yang diperlukan relatif rendah dan tidak memerlukan katalisator logam yang mempunyai sifat polutan. Contoh proses transformasi yangbtelah dikenal sangat baik adalah proses fermentaai memprodukso vinegar dari etanol.
Berdasarkan penahapan industri peternakan, keterlibatan atau peranan biokatalis, baik mikroba mau pun enzim melalui rekayasa teknologi fermentasi dapat dibagi menjadai beberapa tahap :
1) peranan mikroba dalam penyediaan pakan bermutu;
2) peranan mikroba hidup sebagai probiotika dalam sel ternak;
3) peranan mikroba dalam proses pasca panen dan membantu mengurangi terjadinya polusi serta menurunkan sifat toksisitas polutan.
Cerita tsb di atas terpaksa harus saya tulis dari sisi ilmiahnya. Jelimet dan yang membaca pasti mumet. Saya pun yang menuliskan juga mumet. Pada hal dari sisi prakteknya sederhana saja seperti yang sering saya ceritakan :
1. Fermentasi aerob;
2. Fermentaai an-aerob.
Di bidang peternakan bisa dipakai untuk :
1. Meningkatkan kualitas pakan (quality booster);
2. Meningkatkan kemampuan mencerna oleh saluran pencernaan (digestible booster).
Aplikasi fermentasi :
1. Fermentasi terbuka (aerob);
2. Fermentaai setengah terbuka (setengah aerob);
3. Fermentasi tertutup (an-aerob).
Itu cerita ku. Mana cerita mu?