Mikroba dapat dimanfaatkan untuk
keperluan atau kebutuhan hidupsehari-hari bagi manusia. Beberapa mikroba ada
yang mampu mengubah bahan makanan yang susah dicerna menjadi bahan makanan yang
mudah dicerna.
Pengendalian jumlah mikroba dalam
suatu media yang bertujuan untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai
ekonomis tinggi, merupakan prinsip yang digunakan dalam aplikasi mikrobiologi
industri.
Mikrobiologi industri membahas
perbanyakan mikroorganisme dalam jumlah besar, di bawah kondisi terkendali, yang
bertujuan untuk menghasilkan produk bernilai ekonomi dan bermanfaat.
Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk mikrobiologi industri adalah isolasi
dan seleksi mikroorganisme, seleksi media yang sesuai dengan tujuan,
sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontamitasi oleh mikroba lain
dan evaluasi hasil.
Suatu mikroorganisme dianggap
layak digunakan dalam industri, bukan saja mampu menghasilkan substansi yang
menarik, tetapi harus lebih dari itu. Mikroorganisme harus tersedia sebagai
biakan murni, sifat genetiknya harus stabil, dan tumbuh dalam biakan
berskala-besar. Biakan juga harus dapat dipelihara dalam periode waktu yang
sangat panjang di laboratorium dan dalam ‘plant’ industri.
Biakan tersebut lebih disukai
jika dapat menghasilkan spora dan bentuk sel reproduktif lain sehingga mikroba
mudah diinokulasikan ke dalam fermentor besar. Karakteristik penting yang harus
dimiliki mikroorganisme industri yaitu harus tumbuh cepat dan menghasilkan
produk yang diharapkan dalam waktu yang relatif singkat, karena alasan sebagai
berikut :
- Alat-alat yang digunakan pada industri berskala besar termasuk mahal, hal tersebut tidak menjadi masalah (secara ekonomi) jika produk dapat dihasilkan dengan cepat.
- Jika mikroorganisme tumbuh dengan cepat, kontaminasi fermentor akan berkurang.
- Jika mikroorganisme tumbuh dengan cepat, akan lebih mudah mengendalikan berbagai faktor lingkungan dalam fermentor.
- Sifat penting lain yang harus dimiliki mikroorganisme industri adalah:
- Tidak berbahaya bagi manusia, dan secara ekonomik penting bagi hewan dan tumbuhan.
- Harus non-patogen dan bebas toksin, atau jika menghasilkan toksin, harus cepat di-inaktifkan. Karena, ukuran populasi besar dalam fermentor industri, sebenarnya tidak memungkinkan menghindari kontaminasi dari lingkungan luar fermentor, suatu patogen yang ada akan mampu mendatangkan masalah.
- Mudah dipindahkan dari medium biakan. Di laboratorium, sel mikroorganisme pertamakali dipindahkan dengan sentrifugasi, tetapi sentrifugasi bersifat sulit dan mahal untuk industri skala-besar.
- Mikroorganisme lebih disukai jika berukuran besar, karena sel lebih mudah dipindahkan dari biakan dengan penyaringan (dengan bahan penyaring yang relatif murah). Sehingga, fungi, ragi, dan bakteri berfilamen, lebih disukai. Bakteri unisel, berukuran kecil sehingga sulit dipisahkan dari biakan cair.
- Terakhir, mikroorganisme industri harus dapat direkayasa secara genetik. Dalam bioteknologi mikroorganisme tradisional peningkatan hasil diperoleh melalui mutasi dan seleksi. Mutasi akan lebih efektif untuk mikroorganisme dalam bentuk vegetatif dan haploid, dan bersel satu. Pada organisme diploid dan bersel banyak mutasi salah satu genom tidak akan menghasilkan mutan yang mudah diisolasi. Untuk fungi berfilamen, lebih disukai yang menghasilkan spora, karena filamen tidak mampu mempermudah rekayasa genetika. Organisme juga diharapkan dapat direkombinasi secara genetik, juga dengan proses seksual dan beberapa jenis proses paraseksual. Rekombinasi genetik memungkinkan penggabungan genom tunggal sifat genetik dari beberapa organisme. Teknik yang sering digunakan untuk menciptakan hibrid, bahkan tanpa siklus seksual adalah fusi/penggabungan protoplasma, menyertai regenasi sel vegetatif dan seleksi progeni hibrid. Bagaimanapun, beberapa strain industri sudah diperbaiki secara genetik tanpa menggunakan rekombinasi genetika.
Faktor-faktor yang dibutuhkan
dalam pengembangan industri mikroba:
- Mikrobia (mikroorganisme)
- Bahan dasar
- Sifat bioproses yang mendukung
- Pilot plant
- Faktor lingkungan dan sosek
Bahan dasar:
- Hasil Pertanian: jerami, dedak, biji-bijian, kelapa dan sabutnya, dll.
- Hasil Perkebunan: gula tebu, ampas tebu, kulit kopi, kulit coklat, minyak sawit, dll.
- Limbah industri: limbah CPO, limbah tahu, sampah, limbah tapioka, dll.
Syarat-syarat bahan dasar:
- Mudah didapat
- Terdapat dalam jumlah besar
- Murah harganya
- Terdapat bahan pengganti alternatif
Kegiatan Mikrobia dalam melakukan
proses fermentasi meliputi beberapa
kelompok proses yaitu:
- Pertumbuhan. Kata ini dipakai bagi individu tunggal atau organisme-organisme yang membentuk koloni, mencakup peningkatan ukuran sel serta reproduksi sel secara langsung dengan pembelahan, pertunasan atau pembentukan badan khusus seperti spora dan konidia.
- Asimilasi. Merupakan aktivitas yang mengubah berbagai komponen substrat menjadi substansi sel, sehingga memberikan pertumbuhan dan aktivitas hidup yang diperlukan.
- Biosintesis. Merupakan pembentukan senyawa-senyawa kompleks dalam sel dalam jumlah yang lebih banyak daripada yang diperlukan untuk menjaga dan mempertahankan aktivitas normal sehari-hari. Senyawa hasil biosintesa umumnya adalah substansi biokimia aktif yang esensial (seperti enzim, vitamin, antibiotika, toksin dan lain-lain) yang dapat tetap dijaga keberadaannya dalam sel atau (lebih sering) dikeluarkan dari sel dan masuk kedalam substrat. Biosintesa biasanya tidak spesifik untuk suatu spesies. Asimilasi dan Biosintesa dikelompokkan kedalama anabolisme dan merupakan proses yang memerlukan energiATP, yang diperoleh dari proses disimilasi atau katabolisme.
- Disimilasi. Merupakan proses pengubahan senyawa substrat (yang merupakan sumber energi bagi organisme) atau senyawa- senyawa didalam sel seperti glikogen dan ATP (yang merupakan cadangan energi) menjadi senyawa yang memiliki tingkat energi yang lebih rendah, sedemikian rupa hingga energi dibebaskan dalam proses ini. Disimilasi berlangsung dalam sel dan produknya dikeluarkan ke media sekitarnya. Disimilasi terutama menghasilkan senyawa anorganik dan beberapa unsur tertentu. Contohnya adalah karbohidrat, glikosida, alkohol mono dan poli basa, aldehid, asam mono- dan polibasa, asam keto dan hidroksi, hidrokarbon, asam amino, dan amina; sejumlah garam Fe, Mn dan As, unsur Karbon, belerang dan lain-lain.
Sumber :
