Penelitian Ilmiah Tentang Puasa

A. Manfaat Puasa Secara Medis
Allah ta'alaa berfirman:
يايها الذين أمنوا كتب عليكم الصيام كما كتب على الذين من قبلكم لعلكم تتقون
Wahai orang-orang yang beriman, diwajibkan kepada kalian untuk berpuasa sebagaimana juga telah diwajibkan kepada orang-orang sebelum kalian, agar kalian bertaqwa (Q.S. Al-Baqarah: 183).
Allah berfirman:
وأن تصوموا خير لكم إن كنتم تعلمون
Dan andai kalian memilih puasa tentulah itu lebih baik bagi kalian jika kalian mengetahui (Q.S. Al-Baqarah: 184).
Apakah ilmu pengetahuan kontemporer sudah bisa mengungkap rahasia dari firman Allah "Dan jika kalian berpuasa maka itu lebih baik bagi kalian"???
Sesungguhnya ilmu pengetahuan kedokteran kontemporer belum mempu mengungkap hakikat puasa, selain hanya menyatakan bahwa puasa adalah keinginan yang boleh bagi manusia untuk melakukannya atau tidak. Itu saja.
Sesungguhnya puasa, setelah melalui berbagai penelitian ilmiah dan terperinci terhadap organ tubuh manusia dan aktivitas fisiologisnya menemukan bahwa puasa secara jelas adalah sesuatu yang harus dilakukan oleh tubuh manusia sehingga ia bisa terus melakukan aktivitasnya secara baik. Dan puasa benar-benar sangat penting dan dibutuhkan bagi kesehatan manusia sebagaimana manusia membutuhkan makan, bernafas, bergerak, dan tidur. Maka manusia sangat membutuhkan hal-hal ini. Jika manusia tidak bisa tidur, makan selama rentang waktu yang lama maka ia akan sakit. Maka, tubuh manusia pun akan mengalami hal yang jelek jika ia tidak berpuasa.
Dalam sebuah hadits yang diriwayatkan oleh Imam Nasaa'i dari shahabat Abu Umamah:
قال أبو أمامة: يا رسول الله، مرني بعمل ينفعني الله به، قال: ((عليك بالصوم فإنه لا مثل له ))
"Wahai Rasulullah, perintahkanlah kepadaku satu amalan yang Allah akan memberikan manfaat-Nya kepadaku dengan sebab amalan itu". Maka Rasulullah bersabda, "Berpuasalah, sebab tidak ada satu amalan pun yang setara dengan puasa".
Dan sebab pentingnya puasa bagi tubuh adalah karena puasa bisa membantu badan dalam membuang sel-sel yang sudah rusak, sekaligus sel-sel atau hormon atau pun zat-zat yang melebihi jumlah yang dibutuhkan tubuh. Dan puasa, sebagaimana dituntunkan oleh Islam adalah rata-rata 14 jam, kemudian baru makan untuk durasi waktu beberapa jam.
Ini adalah metode yang bagus untuk sistem pembuangan sel-sel atau hotmon yang rusak dan membangun kembali badan dengan sel-sel baru. Dan ini sangat berbeda dengan dengan apa yang difahami kebanyakan orang bahwa puasa menyebabkan orang menjadi lemah dan lesu. Puasa yang bagus bagi badan itu adalah dengan syarat dilakukan selama satu bulan berturut-turut dalam setahun, dan bisa ditambahkan 3 hari setiap bulan. hal ini sesuai benar dengan anjuran Rasulullah dalam sebuah haditsnya:
(( من صام من كل شهر ثلاثة أيام فذلك صيام الدهر ))
Siapa yang berpuasa tiga hari setiap bulan, maka itu sama dengan puasa dahr (puasa sepanjang tahun).
Dan Allah pun membenarkan ucapan Nabi ini dengan firman-Nya:
من جاء بالحسنة فله عشر أمثالها
Barangsiapa yang beramal dengan satu perbuatan baik, maka Allah memberikan kepadanya 10 kali lipat dari amalan itu.
Satu hari dihargai 10 hari oleh Allah, maka 3 hari dihargai 30 hari, dan bila 3 hari setiap bulan maka menjadi 36 hari. Dan ini senilai dengan 360 hari atau satu tahun dalam penghargaan Allah.
Tom Branch, dari Columbia Press mengatakan:
Aku menganggap puasa adalah pengalaman ruhani yang sangat luar biasa, lebih besar daripada pengalaman biologis/badan semata. Maka karena keinginan itu, aku mulai berpuasa dengan tujuan membersihkan diriku dari berat badan yang berlebih. Akan tetapi, ternyata aku mendapati bahwa puasa tersebut bermanfaat sekali bagi kejernihan fikiran. Puasa sangat membantu pandangan mata sehingga pandangan menjadi jelas sekali. Demikian juga sangat membantu dalam menganalisis ide-ide baru atau pun persepsi. Dan aktivitas puasaku belum berlalu beberapa hari, tetapi aku mendapati pengaruh kejiwaan yang demikian besar.
Aku telah berpuasa beberapa kali hinga sekarang. Dan aku biasanya memilih waktu antara 1 sampai 6 hari. Dan pada awalnya tujuanku adalah untuk menghilangkan efek negatif dari makanan yang aku konsumsi, juga untuk membersihkan jiwaku dari hal-hal yang aku alami sepanjang hidupku, khususnya setelah memperhatikan dunia dalam beberapa bulan terakhir, dan aku melihat banyak kedhaliman dan kebrutalan yang manusia hidup di dalamnya. Sungguh aku merasa bertangung jawab terhadap keadaan mereka, maka aku pun berpuasa untuk menghilangkan fikiran-fikiran itu."
"Saya setiap kali berpuasa perasaan tertarik pada makanan benar-benar hilang, dan aku merasakan badanku sangat rileks dan nyaman. Dan aku merasakan diriku berpaling dari fantasi-fantasi, emosi-emosi negatif seperti dengki, cemburu, suka ngerumpi, juga hilang perasaan takut, perasaan tidak enak, dan bosan. Semua perasaan-perasaan ini hilang dengan sendirinya ketika aku berpuasa. Dan sungguh aku merasa dengan pengalaman yang begitu mengesankan bersama dengan banyak manusia ketika berpuasa. Dan mungkin semua yang aku katakan ini adalah sebab yang menjadikan muslimin -sebagaimana aku melihat mereka di Turki, Suriah, dan Quds- dengan puasa selama 1 bulan penuh menjadikan jiwa-jiwa mereka begitu mengesankan yang tidak pernah aku temukan di belahan duni manapun".
B. Mencegah Dari Tumor
Puasa juga berfungsi sebagai "dokter bedah" yang menghilangkan sel-sel yang rusak dan lemah di dalam tubuh. Maka, rasa lapar yang dirasakan orang yang sedang berpuasa akan bisa menggerakan organ-organ internal di dalam tubuh untuk menghancurkan atau memakan sel-sel yang rusah atau lemah tadi untuk menutupi rasa laparnya. Maka hal itu merupakan saat yang bagus bagi badan untuk mengganti sel-selnya dengan sel-sel baru sehingga bisa kembali berfungsi dan beraktivitas. Dengan hal itu juga bisa menghilangkan atau memakan organ-organ yang sakit dan memperbaharuinya. Dan puasa juga berfungsi menjaga badan dari berbagai penambahan zat-zat berbahaya, seperti kelebihan kalsium, kelebihan daging, dan lemak. Juga bisa mencegah terjadinya tumor ketika awal-awal pembentukannya.
C. Menjaga Kadar Gula Dalam Darah
Puasa saangat bagus dalam menurunkan kadar gula dalam darah hingga mencapai kadar seimbang. Berdasarkan hal ini, maka sesungguhnya puasa memberikan kepada kelenjar pankreas kesempatan yangbaik untuk istirahat. Maka, pankreas pun mengeluarkan insulin yang menetralkan gula menjadi zat tepung dan lemak dikumpulkan di dalam pankreas. Apabila makanan kelebihan kandungan insulin, maka pankreas akan mengalami tekanan dan melemah. Hal ini hingga akhirnya pankreas tidak bisa menjalankan fungsinya. Maka, kadar darah pun akan merambat naik dan terus meningkat hingga akhirnya muncul penyakit diabets. Dan sudah banyak dilakukan usaha pengobatan terhadap diabets ini di seluruh dunia dengan mengikuti "sistem puasa" selama lebih dari 10 jam dan kurang dari 20 jam. Setiap kelompok mendapatkan pengaruh sesuai dengan keadaannya. Kemudian, para penderita tersebut mengkonsumsi makanan ringan selama berurutan yang kurang dari 3 minggu. Dan metode semacam ini telah mencapai hasil yang menakjubkan dalam pengobatan diabets dan tanpa menggunakan satu obat-obatan kimiawi pun.
D. Puasa Adalah Dokter Yang Paling Murah
Sesungguhnya puasa, tanpa berlebih-lebihan, adalah "dokter" yang paling murah secara mutlak. Sebab puasa bisa menurunkan berat badan secara signifikan, dengan catatan ketika berbuka puasa memakan makanan dengan menu seimbang dan tidak mengkonsumsi makanan dan minuman langsung ketika berbuka. Rasullulah ketika memulai ifthar dari puasa adalah dengan memakan beberapa biji kurma dan bukan yang lain, atau seteguk air putih lalu shalat. Inilah petunjuk.
Dan inisebaik-baik petunjuk bagi orang yang berpuasa dari makanan dan minuman untuk waktu yang lama. Maka, gula ada dalam kurma dan orang akan merasa kenyang ketika memakan kurma, sebab ia sangat mudah dicerna dan dikirim ke dalam darah, dan pada saat yang sama ia memberikan energi atau kekuatan kepada badan.
Adapun jika kita langsung makan daging setelah lapar karena puasa, sayuran, dan roti, maka tubuh memerlukan waktu yang lumayan lama untuk bisa mencerna dan menyerap sari makanannya dan baru kemudian kita merasa kenyang. Dan pada saat seperti ini, maka orang ketika awal-awal berbuka akan tetap merasa lapar. Dan akhirnya, orang yang berpuasa itu kurang bisa memperoleh manfaat langsung dari puasanya, yaitu memperoleh kesehatan, afiat, dan vitalitas, bahkan ia akan tetap kebanyakan lemak dan kegemukan. Dan ini tentu bukanlah tujuan Allah mensyariatkan bagi hamba-Nya untuk berpuasa.
Allah berfirman:
شهر رمضان الذي أنزل فيه القرآن هدى للناس وبينات من الهدى والفرقان، فمن شهد منكم الشهر فليصمه، ومن كان مريضا أو على سفر فعدة من أيام آخر، يريد الله بكم اليسرى ولا يريد بكم العسر (البقرة: 185)
Bulan Ramadhan yang di dalamnya diturunkan Al-Qur'an sebagai petunjuk bagi manusia, penjelasan atas petunjuk itu dan pembeda. Maka siapa yang menemui bulan Ramadhan ini maka berpuasalah. Dan siapa yang sakit atau dalam perjalanan maka dia mengganti puasa tersebut pada bulan-bulan lain. Allah menginginkan untuk kalian kemudahan dan tidak menginginkan bagi kalian kesulitan (Q.S. Al-Baqarah: 175).
E. Penyakit-Penyakit Kulit
Sungguh puasa memberikan manfaat untuk mengobati berbagai penyakit kulit. hal ini disebabkan karena dengan puasa maka kandungan air dalam darah berkurang, maka berkurang juga kandungan air yang ada di kulit. Hal ini pada gilirannya akan berpengaruh pada:
1. Menambah kekuatan kulit dalam melawan mikroba dan penyakit-penyakit mikroba dalam perut.
2. Meminimalisir kemungkinan penyakit-penyakit kulit yang menyebar di sekujur badan seperti sakit psoriasis (sakit kulit kronis).
3. Meminimalisir alergi kulit dan membatasi masalah kulit berlemak.
Ny. Ilham Husain, seorang puteri Mesir menuturkan:
Ketika aku berusia 10 tahun, aku menderita sakit kulit yang kronis. Penyakit ini muncul dengan warna merah, dan aku tidak menemui satu jenis obat pun. Dan setelah dokter-dokter spesialis kulit terkenal di Mesir berkata kepada Ayahku, "Kalian harus membiasakan ini dan kalian hidup dengan penyakit ini. Penyakit iniadalah tamu yang memberatkan lagi memakan waktu lama".
Dan ketika usiaku mencapai akhir 20 tahun, dan dekat dengan waktu pernikahanku, aku semakin berduka dan mengucilkan diri dari masyarakat, aku benar-benar sumpeg (sempit dada). Dan akhirnya, salah seorang sahabat ayahku yang selalu membiasakan diri melakukan puasa memberi nasihat kepadaku, "Cobalah wahai puteriku, engkau berpuasa sehari kemudian engkau berbuka (makan) sehari, sebab hal itulah yang juga menjadi sebab kesembuhan suamiku dari penyakit yang sampai sekarang tidak diketahui obatnya oleh dokter. Akan tetapi, lakukanlah bahwa pemberi obat adalah Allah dan sesungguhnya sebab terjadinya obat seluruhnya ada di tangan-Nya. Maka, mohonlah kesembuhan terlebih dahulu kepada-Nya dari penyakit yang engkau derita ini, lalu berpuasalah".
Maka, aku pun melakukan puasa, dan aku mulai meneliti hal-hal yang mengeluarkan aku dari jahim yang menyelimutiku. Dan aku membiasakan diri ketika berbuka puasa mengkonsumsi berbagai sayuran dan buah-buahan, kemudian setelah 3 jam aku baru makan makanan berat. Dan aku makan (tidak puasa) pada hari ke dua, lalu berpuasa para hari ke tiga, dan demikian seterusnya. Dan mulai terjadi hal yang mengherankan semua orang, yaitu sakit yang aku derita itu mulai sembuh setelah melewati waktu 2 bulan sejak aku berpuasa. Aku sampai tidak percaya pada diriku, dan aku memulai seperti biasa, dan aku melihat bekas sakitku itu sedikit-demi sedikit mulai hilang dan sampai akhirnya benar-benar sembuh. Akhirnya, aku pun tidak pernah tertimpa penyakit kulit tersebut sampai akhir hayatku."
F. Puasa Mencegah "Penyakit Orang Kaya"
Penyakit ini sering juga disebut dengan nama "penyakit nacreous" yaitu yang disebabkan karena kelebihan makanan dan sering makan daging. Dan akhirnya tubuh tidak bisa mengurai berbagai protein yang ada dalam daging. Dimana darinya akan menyebabkan tumpukan kelebihan urine dalam persendian, khususnya pada persendian jari-jari besar di kaki. Dan ketika persendian terkena penyakit nacreous, maka ia akan membengkak dan memerah dan disertai nyeri yang sangat. Dan terkadang kadar garam pada air kencing berlebih dalam darah, kemudian ia mengendap di ginjal dan akhirnya mengkristal di dalam ginjal. Dan mengurangi porsi makan merupakan sebab utama bagi kesembuhan dari penyakit yang sangat berbahaya ini.
G. Pembekuan Jantung dan Otak
Para profesor yang melakukan penelitian medikal ilmiah ini --mayoritasnya adalah non-muslim-- menegaskan akan kebenaran puasa, sebab puasa bisa menjadi sebab berkurangnya minyak dalam tubuh dan pada gilirannya akan menyebabkan berkurangnya kolesterol. Taukah anda apa "mal-kolesterol" itu? Mal-Kolesterol adalah zat yang tertimbun pada oleh karena itu tidaklah berlebihan jika kita mau mendengarkan kepada firman Allah Ta`ala yang berbunyi :
وأن تصوموا خير لكم إن كنتم تعلمون
"Dan adaikan kalian mau berpuasa tentu itu lebih bagus bagi kalian jika kalian mengetahui."
Maka berapa ribu manusia yang diliputi kebiasaan makan dan minum secara terus menerus tanpa ilmu ataupun bukan karena keinginan. Dan andai mereka mengikuti metode Allah dan sunnah Nabi Shallallahu Alaihi Wasallam yang tidak berlebihan dalam hal makan dan minum, puasa tiga kali tiap bulan, tentu mereka akan mengetahui bahwa berbagai penyakit yang mereka alami akan berakhir serta akan turun berat badan mereka beberapa puluh kilogram.
H. Sakit Persendian Tulang
Sakit persendian adalah penyakit yang timbul karena berlalunya waktu yang panjang. Dengan hal itu maka organ-oragan tubuh mulai terasa nyeri dan sakit-sakitpun akan menyertai, dan kedua tangan dan kaki akan mengalami nyeri yang banyak. Penyakit ini terkadang menimpa manusia pada fase-fase akhir usianya, akan tetapi lebih khusus lagi pada usia antara 30 s/d 50 tahun. Dan masalah yang sesungguhnya adalah kedokteran modern belum mampu menemukan obat atas penyakit ini sampai sekarang.
Akan tetapi percobaan ilmiah yang dilakukan di Rusia menegaskan bahwasannya puasa bisa menjadi sebab kesembuhan penyakit ini. Dan puasa bisa mengembalikan atau membersihkan tubuh dari hal-hal yang membahayakan. Puasa ini dilakukan selama tiga minggu berturut-turut. pada kondisi ini maka mikroba ataupun bakteri penyebab penyakit ini menjadi zat yang dibersihkan pada badan selama puasa. Percobaan ini dilakukan terhadap jumlah penderita penyakit tersebut dan ternyata memperoleh hasil yang menakjubkan.
Berkata Sulaiman Rogerz dari New York berkata, "Aku pernah mengalami penyakit dis-fungsi persendian tulang yang sangat kronis selama tiga tahun yang lalu, padahal penyakit ini tidak terlalu berat waktu itu kecuali aku tidak bisa berjalan jauh, dan tidak mampu duduk lebih dari setengah jam. Aku sudah mencari obat dari berbagai jenis akan tetapi semuanya gagal kemudian qodarullah aku berkenal dengan seorang kawan namanya Zanji Irfani disebuah jalan yang menuju masjid dan ia mengajak aku masuk Islam, dan kami waktu itu sedang di bulan Ramadhan, dan aku sangat terheran-heran dengan metode puasa itu sendiri, akan tetapi aku terus mengikuti aturan Islam ini karena aku merasa aturan itu lebih menyejukan hati dimana atarun-aturan itu bisa mencegah munculnya zat-zat yang berbahaya dan menyeimbangkan hal-hal yang tidak stabil di dalam tubuh. Dua hal inilah masalah yang paling susah yang aku alami di New York. Dan sungguh aku mencoba untuk berpuasa sehari sebelum masuk Islam, aku hanya makan sayur-sayuran, buah-buahan dan kurma saja ketika berbuka pusa. Dan aku tidak makan apapun setelah itu kecuali ketika sahur, dan kini aku bisa berjalan panjang dan Alhamdulillah aku bisa berjalan cepat. Dan akhirnyapun hilang semua nyeri yang selama ini aku alami. Puasa ini merupakan satu-satunya cara yang aku temui yang bisa mengobati penyakitku ini. Maka akupun mengucapkan syukur pada Allah atas limpahan nikmat-Nya padaku untuk masuk Islam setelah aku benar-benar mantap dengan-Nya.
Diakhirnya, Sulaiman berkata sesungguhnya puasa memiliki keutamaan besar sekali bagiku, andai engkau melihat bagaimana aku menyambut bulan Ramadhan setiap tahun, tentu engkau akan mengatakan, "Ah, layaknya seperti anak kecil saja tidak seperti orang yang berusia 40 atau 50 tahun".
( alsofwah.or.id 1 Ramadhan 1424 )

Cara Jitu Memburu Lailatur Qadar

Salah satu keistimewaan bulan Ramadhan adalah satu malam yang paling ditunggu-tunggu oleh umat Islam di seluruh dunia, Lailatul Qadar.
Banyak ayat didalam Al-Quran yang menceritakan tentang barakahnya malam
ini, dimana pada malam ini diturunkan Al-Quran. Banyak diantara orang menunggu kedatangan Lailatur Qadar dalam sepuluh hari terakhir. Sebagaian orang menunggu kedatangan malam itu dengan berlama-lama di masjid sambil membaca Al-Quran. Ada yang menunggunya dihadapan rumah agar dapat melihat turunnya malaikat pada malam Qadar, dan tidak kurang juga yg menyambutnya dengan sinaran-sinaran lampu-lampu minyak agar kawasan mereka diterangi. Mereka begitu yakin dengan beberapa tanda-tanda yang banyak diceritakan dalam berbagai cerita sejarah.
Ada suatu hal yang masih tersimpan dalam benak hati kita semua. Sebuah pertanyaan terdalam. Pernahkah Nabi SWA melihat langsung Lailatul Qadar? Adakah sahabat-sahabat juga pernah melihatnya? Kita pernah mendengar banyak hadis-hadis yang menceritakan tanda-tanda malam tersebut, adakah kita bisa melihatnya dengan mata kepala kita sendiri.
Cara yang paling bijak bagi kita menjawab persoalan ini marilah kita lihat tafsiran beberapa ahli tafsir termasuk melihat tanda-tanda tersembunyi yang sering diceritakan itu.
Tafsir Surat Al-Qadar
Satu surat yang begitu signifikan menceritakan mengenai peristiwa malam tersebut ialah surah Al-Qadar yang berisi 5 ayat. Surat Al-Qadar adalah surat ke 97 menurut susunannya didalam Mushaf. Ada diantara ulama-ulama mengatakan bahwa surat Al-Qadar ini turun selepas penghijrahan Nabi saw ke Madinah.
Didalam membicarakan pentafsiran ayat, amatlah bijak jika kita mengambil penafsiran yang diambil dari Tafsir Jalalain:
Kesimpulannya bahwa malam Al-Qadar itu secara sejarahnya di turunkan Al-Quran dari Lauhul Mahfuz kelangit dunia. Kemuliaan malam tersebut telah dikhabarkan kepada Rasulullah SAW. Bulan itu dikatakan satu bulan dengan barakah seperti 1000 bulan. Dimalam tersebut para malaikat-malaikat dan Jibril turun ke bumi dan memohon Allah mengkabulkan doa'-do'a hambanya. Kemuliaan malam tersebut berakhir dengan terbitnya fajar.
Pentafsiran yang lebih terperinci sedikit mengenai ayat pertama surah Al-Qadar ini dapat kita lihat dari Tafsir Ibnu Kathir:
Allah SWT telah mengkhabarkan sesungguhnya Ia telah menurunkan Al-Quran pada malam Lailatul Qadar. Dimana Allah berfirman, "Sesungguhnya kami turunkannya di malam yg barakah". Inilah yang kemudian dikenal sebagai malam Al-Qadar yg berada didalam bulan Ramadan sebagaimana firmannya, "Pada bulan Ramadan yang diturunkan didalamnya Al-Quran".
Berkata Ibnu Abbas bahwa Allah SWT telah menurunkan Al-Quran keseluruhannya (secara total) dari Lauhul Mahfuz ke Baitul 'Izzah dari langit dunia kemudian ia diturunkan secara berpisah dan berperingkat selama 23 tahun keatas Nabi SAW, kemudian firman Allah beliau memuliakan Lailatul Qadar dimana Allah SWT telah mengizinkan penurunan Al-Quran.

Keistimewaan Lailatul Qadar
Sheikh Dr. Yusuf Al-Qaradhawi merujuk kepada surah Al-Qadar didalam membicarakan persoalan keistimewaan Lailatul Qadar, katanya :
"Allah telah memuliakan Al-Quran dimalam ini, dan ditambahnya dengan maqam yang mulia, yaitu kedudukan dan kemuliaannya yang sangat banyak dari kebaikan dan kelebihan dari 1000 bulan. Apa-apa ketaatan dan ibadah didalamnya menyerupai 1000 bulan yang bukan Lailatul Qadar. 1000 bulan ini menyamai 83 tahun 4 bulan. Hanya di satu malam ini lebih baik dari umur seseorang yang menghampiri 100 tahun, jika tambah berapa tahun beliau baligh dan dipertanggung jawabkan".
Dan pada malam itu turunnya malaikat-malaikat dengan rahmat Allah dengan kesejahteraan dan barakahnya. Dan kesejahteraanya melimpah sehingga ke terbit fajar. Didalam As-sunnah, banyak hadist-hadist yang menyebutkan mengenai keutamaan Lailatul Qadar ini. Yang banyak dianjurkan untuk mencarinya pada 10 malam terakhir. Dalam Sahih Bukhari dari Hadis Abu Hurarirah, "Barangsiapa yang berqiam dimalam Al-Qadar dengan penuh keimanan dan bersungguh-sungguh maka telah diampunkannya apa yang telah lalu dari dosanya". (Riwayat Bukhari didalam Kitab Al-Saum).

Rasulullah SAW telah memberi penjelasan kepada siapa yang lalai dan tidak memperhatikan malam tersebut, yaitu sama seperti menghalang diirinya dari menerima kebaikannya dan ganjarannya. Berkata para sahabat yang telah dinaungi mereka bulan Ramadan, "Sesungguhnya bulan ini telah hadir kepada kamu didalamnya mengandung malam yang lebih baik dari 1000 bulan. Siapa yang memuliakannya maka beliau akan dimuliakan kebaikan semua perkara. Dan siapa yang tidak memuliakannya maka kebaikannya akan dihalang". (Riwayat Ibnu Majah dari Hadis Anas, isnad Hassan sebagaimana didalam Sahih Jaami' Al-Saghir).
Sheikh Ibnu Taimiyyah (Majmu' fatawa - Jilid-25/286) didalam membicarakan soalan yang mana satu lebih afdal, diantara Malam Isra' Nabi saw atau Lailatul qadar? Kata: "Sesungguhnya Malam Isra' lebih afdal dan Malam Al-Qadar lebih afdal bila dinisbahkan kepada umat...". Manakah yang lebih afdal 10 Zulhijjah atau 10 malam terakhir Ramadan?. Kata Ibnu Taimiyyah, "Hari 10 Zulhijjah lebih afdal dari hari 10 dari bulan Ramadan. Dan malam-malam 10 akhir Ramadan lebih afdal malam 10 Zulhijjah". Jelas menunjukkan bahwa para ulama menyatakan bahwa malam lailatul Qadar ini sangat istimewa kepada umat Muhammad.

Dapatkah Lailatul Qadar dilihat dengan mata?
Dua tokoh ulama' Arab Saudi, Sheikh Abdul Aziz bin Baaz dan Sheikh Salleh Munajjid berkata: "Malam Qadar boleh dilihat dengan mata kepada siapa yang diberi taufiq oleh Allah SWT dan dengan menggunakan tanda-tandanya. Para sahabat r.h. mencarinya berdasarkan tanda-tandanya tetapi tiada laporan yang mengatakan mereka telah melihatnya. Akan tetapi tidak ada larangan mencari hasil fadilah bagi siapa yang beriman dan bersungguh-sungguh", kata beliau.
Sheikh Al-Sya'rawi mengatakan: "Satu pun diantara makluk Allah tidak melihat Lailatul Qadar melainkan Rasulullah SAW. Ani adalah satu keistimewaan yang diberikan kepada Rasulnya. Selain itu, ada beberapa orang yang dilaporkan pernah melihatnya. Mereka yang melihatnya berkata-kata kepada Rasulullah yang melihat beliau pandangan di dalam tidur mereka, seolah-olah berkata: "Aku melihat sebagaimana aku sujud di dalam air yang melimpah, kemudian menjadi pagi hari 23, mereka melihat masjid-masjid di sepanjang malam tersebut. Langit seolah-olah ingin hujan, Rasulullah sujud sehingga kelihatan dahi di atas tangannya dan kami mengetahui bahwa di sini adalah Lailatul Qadar didalam tahun dan malam itu".

Haruskah mencari Lailatul Qadar?
Ada beberapa hadis yang menunjukkan betapa ruginya seseorang yang tidak pernah berusaha mencari Lailatul Qadar. Menurut Sheikh Abdul Aziz bin Baaz dan Sheikh Salleh Munajjid beliau berkata; "Seorang Islam haruslah mencari malam 10 terakhir Ramadan sebagaimana Rasulullah SAW mengarahkan umatnya menuntut ganjaran dan pahala di mana seseorang yang mendirikannya dan iman dan azam malam tersebut, dia akan menerima ganjarannya dan jika tidak bahwa Rasulullah SAW telah bersabda: "Barangsiapa yang berqiam di malam Qadar dengan keimanannya maka Allah akan mengampunkan dosanya yang telah lalu". Dalam riwayat lain, "Barangsiapa yg berqiam dan mencarinya kemudian ia akan diampunkan dosa yang sebelumnya dan yang terakhir."

Tanda-tanda Lailatul Qadar
Menurut Sheikh Abdul Khaliq Al-Sharrif bahwa tanda-tanda Lailatul Qadar akan ditunjukkan pada pagi harinya matahari akan memancar dan cuacanya yang agak sejuk. Sheikh Saleh Munajjid mengatakan bahwa matahari yang keluar itu tidak memancarkan cahaya. Sheikh Dr Yusuf Qaradhawi mengatakan terdapat juga berbagai tanda, seperti cahayanya merah kelemah-lemahan dan pada malam itu hujan dan angin sepoi-poi, tiada bau dan tiada sejuk sebagaimana yang disebut oleh Al-Hafiz didalam Fathul Bari'.

Kata Al-Qaradhawi:
"Semua tanda ini tidak memberi kepastian mengenainya. Tidak mungkin ia berulang-ulang, karena malam Al-Qadar selalu berbeda-beda cuacanya dalam berbagai negara, berbeda pula waktunya. Ia mungkin dijumpai di sebuah negara Islam yang tidak putus hujannya, dan kemungkinan di negara lain yang keluarganya bersholat istiqo' yang berdepan dengan kemarau, dan negara-negara berbeda dari segi kepanasan dan kesejukannya, naik matahari dan turunnya, kuat atau lemah pancarannya, maka mustahil untuk mendapat titik pertemuan ini. Kajian ulama' mengatakan: boleh di ambil malam-malam yang tertentu Lailatul Qadar itu dari sebahgian manusia. Ia hanya kelihatan kepada dia seorang saja yang melihatnya. Atau menerima mimpi didalam tidur, atau berlaku (karamah) keajaiban yang luar biasa. Atau Ia terjadi kepada keseluruhan umat Islam agar ia menerima ganjaran kepada siapa saja yang berpeluang melakunya. Dan Ia tidak nampak apa-apa yang berlaku. Kebanyakkan ulama' mengambil pandangan yang awal tadi.

Amalan saat Lailatul Qadar
Kemuliaan malam tersebut dan seruan-seruan dari hadist-hadist yang menyuruh umat Islam mencari malam tersebut mungkin akan menimbulkan sedikit pertanyaan. Apakah malam itu khusus bagi mereka-mereka yang alim saja atau bisa berlaku bagi masyakat umum. Yusuf Qaradawi mengatakan bahwa malam itu datang untuk semua orang yang benar-benar menginginkannya. Kata Qaradhawi:
"Maka Malam al-Qadar ialah malam umum untuk semua yang menuntutnya. Yang menginginkan kebaikan dan ganjarannya, dan apa yang disisi Allah di dalamnya, itu lah malam ibadah dan malam ta'at, dan bersolat, bertilawah, berdo'a, bersedekah, menjalinkan perhubungan, beramal sholeh, dan melakukan kebaikan-kebaikan".
"Yang harus dilakukan oleh orang Islam pada malam ialah; Bersholat Isya' secara berjamaah, sholat subuh berjamaah dan pada malamnya mendirikan qiamullail. Di dalam hadist Sahih diriwayatkan Nabi bersabda, "Barangsiapa yang bersholat Isya' berjamaah, seolah-olah ia berqiam di separuh malam, dan barangsiapa yang bersolat subuh berjamaah, seolah-olah ia bersholat disepanjang malam tersebut. (Riwayat Ahmad, Muslim).

Sheikh Atiyah Saqr menganjurkan:
Hidupkannya dengan bersholat, membaca Al-Quran, berzikir, beristigfar dan berdo'a dari terbenam matahari sehingga terbit fajar. Dan hidupkan ramadhan dengan bersolat terawikh di dalamnya. Sebuah riwayat yang mengatakan, "Barangsiapa yang bersholat magrib dan Isya' di hari akhir yaitu di malam Al-Qadar secara berjamaah, ia telah diberi keuntungan dari Lailatul Qadar". Berkata A'isyah r.h "Ya Rasulullah di waktu Lailatul Qadar, apakah yang harus aku katakan". "Katakalah, "Ya Allah sesungguhnya kamu pengampun dan suka kepada pengampunan, maka ampunkanlah ku".

PENGANTAR MIKROBIOLOGI INDUSTRI

Deskripsi singkat
Dalam pokok bahasan pertama akan dibahas tentang pengertian Mikrobiologi Industri, industri fermentasi dan bioteknologi. Mikrobiologi Industri adalah ilmu yang mempelajari tentang peranan mikrobia yang menguntungkan dalam industri dalam penghasilan produk yang mempunyai nilai ekonomi lebih tinggi dibandingkan dengan bahan dasar. Disamping itu juga dalam mikrobiologi industri juga dipelajari tentang pertumbuhan mikrobia isolasi dan peningkatan, pemeliharaan kultur mikrobia yang potensial dalam industri, rancang bangun biorektor strain mikrobia, pengunduhan dan punifikasi produk, produksi metabolit primer dan sekunder, biokonversi steroid serta protein sel tunggal serta penanganan limbah.

Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian Mikrobiologi Industri, industri fermentasi dan bioteknologi, sejarah fermentasi dan peranan mikrobia bagi manusia.

A. Pengertian Mikrobiologi Industri
Mikrobiologi Industri adalah ilmu yang mempelajari proses industri dengan mengikut sertakan mikrobia dalam memproduksi produk-produk yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Produk yang dibuat dipilih senyawa yang sulit diperoleh melalui cara kimiawi.

B. Aspek-aspek Mikrobiologi Industri
Aspek yang dipelajari dalam Mikrobiologi Industri adalah dinamika fermentasi, alat untuk fermentasi, kinetika pertumbuhan, pengunduhan produk serta penangan limbah industri, produksi metabolit, protein sel tunggal.

C. Sejarah Fermentasi
Sejarah perkembangan fermentasi
a. Fermentasi telah dikenal sejak 6000 SM, di Babylonia, diketemukan khamir penghasil minuman beralkohol (bir)
b. Orang Mesir menemukan khamir pengembang roti, pada 4000 SM.
c. Abad ke-14 diketemukan cara distilasi alkohol dari hasil fermentasi serealia.
d. Di Cina, Timur Tengah, menggunakan bakteri asam laktat untuk pengawetan susu menjadi yoghurt, kefir dan kusmiss.
e. Bakteri asam asetat ditemukan sebelum penemuan oleh Anthony Van Leuwenhoek.
f. Columbus di Amerika, menemukan fermentasi dari jagung.
g. Pabrik bir Carlsberg tahun 1800 sebagai pioner pengembang starter, untuk inokulum bir.
h. Tahun 1803 L.J. Thenard (Perancis) menemukan khamir penghasil alkohol.
i. Edward Buchner tahun 1857 menemukan mikrobia untuk produksi alkohol.
j. Rudolf Emmerich dan Oscarlow tahun 1901 mendapatkan pyonase, adalah biotik yang dighasilkan oleh Pseudomonas aeruginosa.
k. Chaim Wismann tahun 1914-1918 menemukan Clostridium penghasil aseton untuk bahan peledak.
l. Pfizer tahun 1923 menemukan Aspergillus niger penghasil asam sitrat.
m. Alexander Flemming tahun 1928 menemukan pinisilin yang dihasilkan oleh P. notatum chrysogenum untuk menghambat Staphylococcus aureus.
n. Selman Waksman menemukan Streptomyces griseus penghasil streptomisin.
o. Louis Pasteur tahun 1957 menemukan khamir penghasil alkohol, diketemukan pula fermentasi vitamin, antibiotik, steroid dan asam amino.
p. Tahun 1900 sampai 1920 dihasilkan gliserol, aseton, butanol, ensim dari bakteri dan fungi. Pada waktu itu juga diperkenalkan tangki Imhoff untuk digesti anaerob air limbah menggunakan lumpur aktif.
q. Tahun 1960 telah diteliti tentang produksi biomasa sel mikrobia untuk sumber protein.
r. Rekayasa genetika tidak hanya memindah gen diantra mikrobia tetapi juga genom.
D. Masa depan perkembangan fermentasi (Industri fermentasi)
Perkembangan fermentasi umumnya menuju pada bahan kompleks dan sukar dibuat secara sintetis, contohnya: asam nukleat, alkoloid, polipeptida, protein, dan asam polihidroksi. Untuk memenuhi obat-obatan, makanan, ensim, detergen dan sebagainya perlu dicari mikrobia yang bersifat unggul. Penyediaan bahan untuk industrifermentasi sangat dibutuhkan dalam jumlah besar.
E. Peranan Mikrobiologi dalam Industri bagi Manusia.
1 Mikrobia dapat digunakan dalam industri untuk menghasilkan produk seperti ensim, polisakarida, asam amino, hormon dan antibodi monoklonal.
2 Mikrobia dapat digunakan untuk degradasi senyawa toksik, mengakumulasi lapisan minyak, berperanan sebagai peptisida dan tujuan untuk penambangan.
3 Ensim digunakan untuk penyamakan kulit penghasil detergen dan pembuatan mentega pengempukan daging.
4 Polisakharida digunakan untuk menstabilkan dan memberi pengental makanan sebagai bahan kosmetik, agensia pengikat (perekat) obat-obatan, untuk menyaring senyawa dan sebagainya.
5 Hormon seperti insulin dan hormon pertumbuhan digunakan untuk diberikan kepada manusia yang memang sifat genetik tak mampu memproduksi vitamin dan hormon.
Peranan Mikrobia dalam Industri :
Mikrobia :1. Menguntungkan 2. Merugikan
1. Menguntungkan – produk metabolit – mempunyai nilai komersial
a.Produk metabolit primer
b. Produk metabolit sekunder
Berupa obat-obatan, antibiotik – tetrasilin, penisilin, vitamin, asam amino, dan lain-lain.
2. Mikrobia yang berperanan: mold, yeast dan bakteria
a. Minuman beralkohol, bir, anggur
b. Senyawa obat-obatan, antibiotik, steroid.
c. Makanan suplement: yeast, alge (PST)
d. Senyawa pelarut: aseton, butanol, alkohol.
e. Vaksin.
Latihan soal :
1 Jelaskan ruang lingkup yang dipelajari dalam Mikrobiologi Industri
2 Jelaskan perbedaan antara industri fermentasi dan bioteknologi
3 Sebutkan salah satu produk fermentasi (biopestisida) yang dihasilkan oleh bakteri
4 Mengapa produk fermentasi ada yang tergolong dalam metabolit primer dan sekunder ! beri contoh.
5 Apakah yang dimaksud dengan
a. Mikrobiologi Industri
b. Protein sel tunggal
c. Bioteknologi.


Pokok Bahasan II
DASAR-DASAR DAN BIOKIMIA FERMENTASI

Deskripsi Singkat
Fermentasi berasal dari kata latin yaitu fervere yang berarti mendidih (toboil), hal ini ternyata merupakan aktifitas khamir pada ekstrak buah-buahan atau sekealia. Selama fermentasi dihasilkan CO2 sehingga kondisinya menjadi anaerob.
Definisi fermentasi ini diperluas yaitu reaksi oksidasi reduksi menggunakan sumber energi dan sumber karbon, nitrogen dan lain-lain untuk membentuk senyawa yang mempunyai nilai ekonomi lebih tinggi serta terakumulasi dalam medium.
Adapun tahapan fermentasi adalah jenis mikrobia dan kultur stok, media, preparasi inokulum, fermentasi, kontrol proses dan pengunduhan hasil serta operasi fermentasi. Operasi fermentasi secara komersial dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu fermentasi non aseptis, semi aseptis dan aseptis. Sebagai contoh fermentasi non aseptis yaitu produksi protein sel tunggal (PST) dari hidrokarbon, fermentasi alkohol tergolong fermentasi semi aseptis dan produksi antibiotik bersifat fermentasi aseptis.
Kebanyakan produk berasal dari substrat yang mengandung karbon. Bermacam-macam produk antara yang dihasilkan dari glukosa dan dihasilkan asam piruvat sebagai senyawa kunci, kemudian asam piruvat direduksi menjadi asam laktat, asam butirat, asam propional, butanediol, etil alkohol dan sebagainya.
Produk yang dihasilkan tergantung ada dan tidaknya ensim mikrobia. Sebagai contoh bakteri asam laktat tidak menghasilkan ensim piruvat dekarboksilase, tetapi mereduksi piruvat menjadi asam laktat, sedang khamir dapat menghasilkan piruvat dekarboksilase untuk mereduksi senyawa CO2 menjadi etanol.
Metabolisme glukosa dalam kondisi anaerob oleh mikrobia melalui Embden-Meyerhaf-Parnas. Kemudian pseudomonas melalui reaksi Entner Doudoroff mendegradasi menjadi etil alkohol. Leuconostoc mesenteraides melalui fermentasi glukosa menjadi asam laktat. Banyak fermentasi lain yang dilakukan oleh mikrobia sesuai sifat kharakteristik masing-masing.

Tujuan Instruksional Khusus
Mahasiswa setelah mempelajari dasar-dasar fermentasi dan biokimianya mampu menjelaskan tahapan fermentasi, asam piruvat, suatu kunci utama dalam fermentasi karbohidrat, mengetahui urutan reaksi Heksosa Di Phosphat (DHP), Heksosa Mono Phosphat (HMP). Embden Meyerhaf-Paruas (EMP), Entner Soudoroff.
A. DASAR-DASAR FERMENTASI
1 Dalam fermentasi terdapat hubungan antara pertumbuhan sel, kecepatan pertumbuhan, konsentrasi substrat serta produk akhir. Tipe fermentasi dibedakan atas pertumbuhan mikrobia dan produk :
a. Sinonim : produksi protein sel tunggal
b. Assosiasi (associated) : fermentasi alkohol asam sitrat, dan asam laktat.
c. Non assosiasi (non associated) : fermentasi antibiotik.
d. Stepwise : fermentasi antibiotik
2 Mikrobia yang berperanan dalam industri adalah bakteri, fungi, khamir, alge, dam protozoa.
a. Bakteri contohnya : Zymomonus mobilis, Clostridium acetobutylicum, Acetobacter aceti.
b. Fungi contohnya : Aspergillus oryzae, Penicellium notatum, Rhizopus oligosporus
c. Khamir contohnya : Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Saccharomyces pombe.
d. Virus perlu dipelajari karena penyebab kontaminasi
e. Protozoa penting dalam penangan limbah
f. Alge untuk produksi bahan makanan yaitu agar, protein sel tunggal.
3 Peranan mikrobia dalam metabolisme yaitu :
a. Katabolisme : fermentasi alkohol, aseton, butanol dan asam organik
b. Anabolisme : fermentasi polisakarida protein, asam nukleat, alkaloid.
4 Peranan ensim dalam fermentasi
a. Katalisator ensim dapat mempercepat reaksi kimia 1012 – 1020 kali dibandingkan dengan katalisator anorganik.
b. Reaksi dengan menggunakan ensim untuk mendapatkan produk melalui degradasi tahap demi tahap.
c. Energi yang dihasilkan oleh ensim ditangkap lalu dilepas, tidak seperti katalisator anorganik.
d. Ensim dapat menurunkan energi aktivasi reaksi.
5. Fermentasi oleh mikrobia dapat menggunakan substrat dasar karbohidrat dan senyawa nitrogen organik.
Macam-macam fermentasi karbohidrat
No. Macam Glikolisis Hasil akhir utama
1. Fermentasi alkohol
1.1. Oleh khamir HDP etanol, CO2
1.2. Oleh bakteri EDP etanol, CO2
2. Fermentasi asam laktat
2.1. Homofermentasi HDP asam laktat
(Homolaktat)
2.2. Heterofermentasi HMP asam laktat, etanol,
(Heterolaktat) asam asetat dan CO2
3. Fermentasi asam propionat HDP asam propionat, asam asetat CO2
4. Fermentasi asam butiran HDP asam butirat,asam asetat, H2
CO2, butanol, etanol, aseton
Isopropanol.
5. Fermentasi asam campur HDP etanol, asetat, format, H2,
CO2, laktat, suksinat.
6. Fermentasi butanediol HDP butanediol, etanol, laktat,
suksinat, asetat, H2, CO2.
Peruraian glukosa menjadi asam piruvat dibedakan menjadi 3 jalur :
• Jalur heksosa difosfat (HDP), yaitu Embden-Meyerhoff-Parras atau glikolisa.
• Jalur heksosa monfosfat (HMP), yaitu jalur Warburg Dicken, jalur fosfoketolosa, atau jalur pentosa fosfat.
• Jalur 2 keto-3 deoksi glukonat-6 fosfat (jalur KDGP), atau jalur Entner Doudoroff.
Glukosa
Jalur HDP
Jalur HMP
Jalur KDGP

Laktat Piruvat Asetaldehid Etanol

Glukolasetat Asetoin Astil KoA + Format Asetil KoA + H2 + CO2

Asetil KoA Asetat

Suksinat Butirat Aseton

Propional Butadediol Asetat Etanol H2CO2 Butanol Propanol

Skema berbagai jalur perubahan asam piruvat
6. Tahapan fermentasi
a. Pemilihan mikrobia
Mikrobia yang dipakai dalam industri akan sangat bermanfaat bila disimpan untuk penggunaan lebih lanjut tanpa mengurangi kemampuan tumbuh dan produksinya. Ada dua macam kultur yaitu primary culture dan working culture.
b. Media fermentasi
Media sangat penting dalam fermentasi karena mikrobia mampu tumbuh pada substrat tersebut. Media harus mengandung makronutrien Media fermentasi dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu media sintetik dan kompleks.
c. Preparasi inokulum
Media untuk penyiapan inokulum biasanya berbeda dengan media fermentasi. Media untuk inokulum untuk menghasilkan sel mikrobia dalam jumlah besar tanpa terjadi perubahan sifat genetik sel. Konsentrasi penggunaan 0,5 % sampai 5 % volume, kadang 10 % - 20 % inokulum yang terlalu sedikit mengakibatkan waktu fermentasi menjadi lama dan produktivitas menurun.
d. Kontrol proses fermentasi dan pengunduhan produk akan dibahas pada bab berikutnya.
B. BIOKIMIA FERMENTASI
1 Pada reaksi-reaksi katabolisme-anabolisme ATP dan nikotin adenin di nucleotide yang tereduksi (NADH) adalah kunci utama dalam fermentasi.
2 Fermentasi terjadi bila produk fermentasi kandungannya lebih rendah dari substrat yang difermentasi.

3 Rumus untuk menyatakan perubahan energi bebas dengan perombakan potensial bila elektron pindah dari sistem ke sestem lain.
 Fo = - n F Eo
 Fo = perubahan energi bebas pada keadaan standard (Cal/mole)
n = jumlah elektron yang dipindahkan
Fo = Faraday, setara dengan 23,063 Cal/volt
Eo = potensial
4 Reaksi-reaksi metabolisme ada dua yaitu
a. Proses disimilasi (katabolisme) dapat menghasilkan hasil antara dan energi oleh mikrobia.
b. Proses asimilasi (biosintesa/anabolisme) atau reaksi yang dapat mensintesa konstituen-konstituen sel dan produk akhir lainnya sesuai sifat mikrobia.
5 Reaksi EMP dan Krebs disebut juga reaksi amphibolik. Reaksi amphibolik berfungsi mengarahkan dan mutlak diperlukan dalam biosintesa. Karena reaksi amphibolik menghasilkan energi dan senyawa prekursor untuk biosintesa.
6 Pemecahan (metabolisme) karbohidrat oleh mikrobia.
a. Fermentasi alkohol oleh khamir (Saccharomyces)




Jalur HDP
Glukosa 2 piruvat
piruvat
2 NAD 2 NAD dekarboksilasa
CO2
etanol 2 asetaldehid
alkohol dehidrogenasa
Skema jalur fermentasi alkohol oleh khamir

b.1. Fermentasi asam laktat yaitu homolaktat dan heterolaktat
• Fermentasi homolaktat mengikuti jalur HDP lalu dengan ensim laktat dehidrogenase, asam piruvat dirubah jadi asam laktat.
• Fermentasi heterolaktat mengikuti jalur HMP. Asetilfosfat diubah menjadi asetil KoA. Oleh ensim asetaldehida dehidrogenasa dan alkohol.
• Dehidrogenase akan dihasilkan alkohol. Piruvat oleh ensim laktat dihdrogenase dirubah menjadi asam laktat.
3. Fermentasi asam laktat oleh Bibidolac ferium bifidum. Bakteri ini mempunyai ensim fruktosa 6-fosfat fosfo ketolase dan xilulosa-5-fosfat fosfoketolase yang menghasilkan asetil fosfat. Asetil fosfat akan dirubah menjadi asetat dengan bantuan asetat kinasa.


c. Fermentasi asam propionat
Bakteri asam propionat menghasilkan asam propionat dari karbonat, lalu hasil lainnya asam asetat dan CO2
Contoh bakteri asam propionat: Propionibacterium, Clostridium propionicum, Peptostreptococcus elsdeni.
d. Fermentasi asam butirat
Bakteri asam butirat antara lain Clostridium, Butyrivibrio, Eubacterium, Fusobacterium. Selain asam butirat dihasilkan pula asetat, aseton, isopropanol, butanol CO2 dan H2.
e. Fermentasi asam campur butanediol
- Fermentasi asam campur dilakukan oleh jenis :
Jenis Enterobacterioceae, genus Escherichia, Salmonella dan Shigella. Hasilnya asam laktat, asetat, suksinat dan formiat, CO2, H2 dan etanol.
- Pada fermentasi butanediol, asam-asam organik yang dihasilkan sedikit, lebih banyak CO2, etanol dan menghasilkan senyawa khusus 2,3 butanediol. Bakteri yang berperanan: Enterobacter seratia dan Erwinia
f. Fermentasi senyawa nitrogen organik, dibagi menjadi 3 macam :
1. Fermentsi asam amino tunggal
2. Fermentasi sepasang amino (reaksi stickland)
3. Fermentasi senyawa nitrogen heterosiklik
Bakteri yang berperanan Clostridium. Contoh fermentasi glisin, treonin, glutamat, lisin dan sebagainya.
Fermentasi senyawa N-heterosiklik dapat dilakukan oleh jenis bakteri Clostridium acidi-urici dan Cl. Cylindrosporum.
Kedua bakteri ini memfermentasi guanin, hipoxantin, urat dan xantin.

Latihan soal.
1. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi. Jelaskan salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikrobia.
2. Bedakan antara isolasi metoda crawded plate technique, auxonography dan enrichment culture !
3. Beri contoh lima macam senyawa unsur yang tergolong dalam makronutrien , mikro, mesonutrien dan mikronutrien.
4. Jelaskan fungsi dan sumber nitrogen organik dan anorganik bagi pertumbuhan mikrobia.
5. Mengapa dalam suatu fermentasi antibiotik perlu ditambah prekursor.






Pokok Bahasan III
PERTUMBUHAN MIKROBIA DALAM BIOREAKTOR

Deskripsi Singkat
Pertumbuhan mikrobia adalah peningkatan semua komponen sel, sehingga menghasilkan peningkatan ukuran sel dan jumlah sel (kecuali mikrobia yang berbentuk filamen) akan menyebabkan peningkatan jumlah individu didalam populasi.
Pertmbuhan mikrobia dalam bioreaktor terjadi secara pertumbuhan individu sel dan pertumbuhan populasi pertumbuhan individu sel meliputi peningkatan substansi dan komponen sel, peningkatan ukuran sel serta pembelahan sel. Sedang pertumbuhan populasi meliputi peningkatan jumlah akibat pembelahan sel dan peningkatan aktivitas sel yang melibatkan sintesa ensim.
Dalam pertumbuhan mikrobia juga terlibat proses metabolik yaitu mulai dari transport nutrien dari medium kedalam sel, konversi bahan nutrien menjadi energi dan konstituen sel, replikasi kromosom, peningkatan ukuran dan masa sel serta pembelahan sel secara biner yang terjadi pula pewarisan genetik (genom turunan) ke sel anakan.
Dalam bab ini akan dibahas tentang kinetik pertumbuhan mikrobia dalam sistim sekali unduh, kontinyu dan kultur terputus, studi kinetika pertumbuhan dan fermentasi diperlukan sebagai dasar untuk memahami setiap proses fermentasi. Kinetika pertumbuhan mikrobia terutama menguraikan tentang kecepatan produksi sel (biomasa) dan pengaruh lingkungan terhadap kecepatannya. Pengamatan pertumbuhan mikrobia tidak cukup untuk mengetahui apakah biakan tumbuh atau tidak (pengamatan kuantitatif) tetapi juga diperlukan pengamatan yang bersifat kualitatif dari studi kinetika pertumbuhan.
Pengukuran pertumbuhan secara kuantitatif disajikan dalam bentuk kurva yang menunjukkan hubungan antara waktu dan jumlah biomasa. Data pengamatan pertumbuhan mikrobia perlu diamati parameter-parameter seperti:
1 Kecepatan pertumbuhan (specific growth rate)
2 Waktu mengganda (doubling time)
3 Hasil pertumbuhan (growth yield)
4 Kemampuan metabolime (metabolic quosient)
5 Affinitas substrat
6 Jumlah maksimum biomasa
Kinetika untuk pertumbuhan mikrobia pembentuk koloni, filamen maupun imobilisasi sel memiliki kinetika pertumbuhan yang lebih kompleks.

Tujuan Instruksional khusus
Setelah mahasiswa mempelajari pokok bahasan tentang pertumbuhan mikrobia dalam bioreaktor, maka mahasiswa mampu mengethui pertumbuhan dan menerapkan sistem pertumbuhan serta kinetikanya pada sistim sekali unduh, continue dan fedbatch culture.
Apakah yang dimaksud pertumbuhan untuk mikrobia ?
Definisi umum : peningkatan semua komponen di dalam sel sehingga menghasilkan suatu peningkatan ukuran sel dan pembelahan sel (kecuali mikrobia yang membentuk filamen) sehingga terjadi peningkatan jumlah individu di dalam populasi.
Pertumbuhan mikrobia di dalam bioreaktor :
1 Pertumbuhan individu sel :
a. Peningkatan substansi dan komponen sel
b. Peningkatan ukuran sel
c. Pembelahan sel
2 Pertumbuhan populasi
a. Peningkatan jumlah akibat pembelahan sel
b. Peningkatan aktivitas sel yang melibatkan sintesis ensim
Bagaimana mekanisme terjadinya pertumbuhan mikrobia ?
Reproduksi sel bakteri :
1. Pembelahan biner : proses pembelahan sel menjadi dua sel anakan yang mempunyai ukuran hampir sama.
2. Melibatkan 3 proses :
a. Peningkatan ukuran sel (pemanjangan sel): memerlukan pertumbuhan dinding sel, yaitu untuk menutup permukaan pada sisi tertentu.
Streptococcus sp   
Escherichia coli  


b. Replika DNA: indikasi pertumbuhan awal pada sel bakteri.
c. Pembelahan sel: diawali dengan invaginasi lapisan di bagian tengah sel Hampir semua bakteri menerima DNA.
Proses metabolik apa yang terlibat dalam pertumbuhan ?
1 Transportasi nutrien dari medium ke dalam sel
2 Konversi bahan nutrien sehingga menjadi tenaga dan konstituen sel
3 Replikasi kromosom
4 Peningkatan ukuran dan masa sel
5 Pembelahan sel secara biner yang dibarengi dengan pewarisan genetik (genom turunan) ke sel anakan.




KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBIA
Pertumbuhan mikrobia (Prokariota)
1 Sel prokariotik membelah secara biner: 1  2  4  8  16  32  64  n.
2 Pembelahan sel dinyatakan sebagai fungsi 2: 21 22 23 24 25 26 2n
3 Apabila jumlah sel setelah waktu tertentu = Nt, maka Nt = 1 x 2n jumlah total sel tergantung pada jumlah generasi (pembelahan) yang terjadi didalam waktu tertentu.
4 Apabila jumlah sel awal = N0, jumlah sel dalam populasi dapat dinyatakan sebagai berikut : Nt = N0 x 2n
5 Jumlah total sel dalam populasi = Nt yang merupakan fungsi dari 2, dapat lebih mudah diplot dengan nilai logaritmiknya, sehingga diperoleh garis eksponensial. Didalam praktek digunakan angka dasar 10
log Nt = log N0 + n log2 log Nt - log N0
n = -------------------
log 2

log Nt - log N0
Kecepatan pembelahan sel : k n/t  k = -------------------
log 2 (t)

log Nt - log N0
 k = -------------------
0.301 t

Kecepatan tumbuh suatu bakteri biasanya dinyatakan sebagai jumlah generasi per satuan waktu atau generasi per jam.
6 Waktu generasi (g) adalah waktu yang diperlukan sel didalam suatu populasi untuk membelah diri. Pada umumnya berlangsung konstan dan relatif singkat (menit).
log Nt - log N0 log (2N0) - log N0 0.6931
k = ------------------ = ---------------------- = ---------- g = t/n = 1/k
0.301 g 0.301 x g g


Cara-cara penentuan pertumbuhan :
1 Menentukan jumlah dalam suatu populasi :
a. Dengan plating menggunakan medium yang sesuai, diperoleh : jumlah x ml-1
b. Menghitung secara langsung dengan pengecatan sederhana :jumlah x ml-1
2 Mengukur kerapatan/densitas
a. Kerapatan optik dngan spektrofotometer (Absorbansi 450-660 nm)
b. Berat kering melalui flitrasi kultur dengan filter (0.20 m): mg berat kering x ml-1
Beberapa parameter yang harus ditentukan didalam penentuan pertumbuhan kultur :
1 Jumlah generasi (n)
2 Kecepatan membelah sel (jumlah jam-1)
3 Waktu generasi rata-rata (jam)
Pengukuran pertumbuhan berdsarkan masa bakteri
1 Secara langsung :
a. Biomasa berdasarkan berat kering (g l-1) dengan melalui sentrifugasi
b. Aktivitas metabolik atau ensim, melalui analisis :
• Kandungan N total di dalam kultur dengan teknik mikro Kjeldhal (g l-1)
• Kandungan C di dalam kultur dengan menggunakan fenol-sulfat (g l-1)
• Kandungan protein dengan metoda Lowry
• Kandungan asam nukleat
2 Pengukuran pertumbuhan secara tidak langsung berdasarkan aktivitas metabolik :
a. Keperluan oksigen untuk pertumbuhan
b. CO2 yang dilepaskan dan asam organik yang terbentuk
c. Kekeruhan kultur bakteri
Pengukuran parameter pertumbuhan dikerjakan dengan interval waktu sesingkat mungkin sehingga dapat dideteksi pertumbuhan eksponensial
Pengaruh kecepatan pertumbuhan pada fisiologi sel
1 Semakin tinggi kecepatan pertumbuhan semakin tinggi biomasa
2 Semakin tinggi kecepatan pertumbuhan sel-sel menjadi lebih besar dan mengandung komponen lebih banyak, antara lain: DNA, RNA dan protein
3 Konsentrasi makromolekul meningkat
4 RNA relatif lebih banyak dibanding dengan makromolekul lain, karena ribosom meningkat jumlahnya.
5 Semakin tinggi kecepatan pertumbuhan sel semakin tinggi jumlah DNA


Fase-fase pertumbuhan mikrobia
1 Penentuan fase-fase pertumbuhan dapat dikerjakan dengan menumbuhkan kultur bakteri dengan jumlah tertentu ke medium baru. Pertumbuhan dipantau dengan pengukuran konsentrasi sel pada interval waktu tertentu (jam). Perubahan konsentrasi sel pada waktu tertentu dapat diplot menjadi kurva pertumbuhan.
2 Pengukuran pertumbuhan dilakukan dengan menggunakan sistem tertentu, antara lain kultur sekali unduh (batch culture), kultur berkesinambungan (contuous culture), dan kultur terputus (fed-batch culture).
PERTUMBUHAN KULTUR BAKTERI
1 Dengan menggunakan sistem pemeliharaan khusus :
a. Kultur sekali unduh (batch culture)
b. Kultur berkesinambungan (contuous culture)
c. Kultur terputus (fed-batch culture).
2 Memerlukan kultur murni
3 Medium yang tepat
4 Bejana untuk berlangsungnya pertumbuhan yang disebut bioreaktor.

Kultur sekali unduh (batch culture)
1 Merupakan sistem tertutup
2 Medium segar yang berupa nutrien dengan jumlah tertentu diinokulasi dengan bakteri yang telah diketahui jumlahnya.
3 Nutrien akan habis dan terjadi akumulasi hasil akhir
4 Untuk mempelajari beberapa parameter pertumbuhan, dan faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan
5 Untuk produksi biomasa, metabolit primer dan metabolit sekunder
6 Kultur akan tumbuh melalui beberapa fase
a. Setelah inokulasi terdapat suatu waktu dimana tidak tampak adanya pertumbuhan. Fase tersebut adalah fase lag yang merupakan waktu beradaptasi.
b. Di dalam proses komersial lama fase lag diusahakan sependek mungkin, yaitu dengan menyiapkan inokulum yang sesuai dan sehat
c. Fase berikutnya terjadi peningkatan kecepatan pertumbuhan, sel tumbuh konstan dan mencapai kecemapat maksimum. Fase ini adalah fase eksponensial.
d. Persamaan untuk fase eksponensial adalah dx/dt =  x
Dimana x : konsentrasi biomasa mikrobia
t : waktu (jam)
 : kecepatan pertumbuhan spesifik (perjam = jam-1)
e. Dalam integrasi maka : xt = xo et
f. Bila digunakan log normal : ln xt = ln xo + t




7 Selama fase eksponensial akan dicapai kecepatan pertumbuhan maksimum (max). kecepatan pertumbuhan maksimum sangat spesifik untuk masing-masing jenis mikrobia. Misal aspegillus nidulans mempunyai max = 0,36; Methylomonas methyanolytica max = 0,53.
8 Mikrobia tumbuh mengkonsumsi makanan dan mengekskresikan hasil akhir. Hasil akhir yang terbentuk dapat mempengaruhi pertumbuhan mikrobia.
9 Suatu saat pertumbuhan akan berhenti dan bahkan mati. Berhentinya pertumbuhan disebabkan karena :
a. Kekurangan makanan yang tersedia di dalam medium.
b. Terjadi akumulasi produk yang bersifat ototoksik terhadap jasadnya.
c. Kombinasi keadaan tersebut diatas.
10 Untuk mengetahui berapa banyak substrat pertumbuhan diperlukan, dapat dilakukan percobaan pertumbuhan mikrobia dengan menggunakan konsentrasi substrat yang berbeda, hasilnya dapat dinyatakan dalam pesamaan sebagai berikut : x = Y (S0 – St)
x : konsentrasi biomasa yang dihasilkan,
Y : faktor hasil S0 : konsentrasi substrat awal St : substrat tersisa
11 Penurunan kecepatan pertumbuhan dan berhentinya pertumbuhan yang disebabkan karena kekurangan substrat, maka dapat diamati hubungan antara  dan substrat yang tersisa di dalam medium yaitu melalui persamaan Monod (1942) sebagai berikut :


12 St : konsentrasi substrat tersisa Ks : konsentrasi substrat ketika  = ½ max
Ks biasanya digunakan untuk mengukur afinitas atau spesifikasi substrat
a. Kalau nilai Ks rendah artinya bahwa mikrobia tersebut mempunyai afinitas tinggi untuk substrat pertumbuhannya maka kecepatan pertumbuhan tidak terpengaruh oleh kurangnya substrat
b. Kalau nilai Ks tinggi maka mikrobia tersebut mempunyai afinitas rendah untuk substratnya, artinya kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat yang relatif tinggi. Kecepatan pertumbuhannya rendah.
13 Fase stasioner pada kultur sekali unduh merupakan titik dimana kecepatan pertumbuhan turun menjadi nol.
14 Menurut Bull (1974): fase stasioner merupakan istilah yang salah karena pada fase ini populasi mikrobia tetap aktif melakukan metabolisme dan aktif menghasilkan metabolit sekunder. Maka fase ini dapat dikatakan sebagai fase populasi maksimum.
15 Beberapa contoh metabolit sekunder : Asam giberelat.
16 Berdasarkan tipe produk metabolisme yang dihasilkan selama pertumbuhan, dikenal dua tipe metabolit :
a. Metabolit primer (ensim, asam organik dan alkohol) dihasilkan pada fase eksponensial (trofofase).
b. Metablit sekunder yang dihasilkan selama fase stasioner atau fase idiofase.
17 Kinetika pembentukan hasil akhir (produk) oleh kultur mikrobia yang dihubungkan dengan pertumbuhan : dp/dt = qpx ………..(1)
p : konsentrasi produk
qp : kecepatan spesifik pembentukan produk
18 Hubungan antara pembentukan produk dan produksi biomasa, dapat dinyatakan persamaan : dp/dx = Yp/x
Yp/x : produk yang dihasilkan setelah mengkonsumsi substrat
19 Kalau dp/dx = Yp/x dikalikan dx/dt = x  dp/dt = Yp/x . x ………(2)
20 Gabungan antara (1) dan (2) : qp = Yp/x. 
21 Persamaan di atas dapat dilihat bahwa kecepatan pertumbuhan erat hubungannya dengan kecepatan spesifik pembentukan produk.
Persyaratan yang harus diperhatikan di dalam kultur sekali unduh :
a. Kondisi kultur harus steril sehingga tercapai produksi biomasa yang maksimum
b. Memperpendek fase lag dan memperpanjang waktu eksponensial: diaplikasikan untuk produksi metabolit primer.
c. Memperpendek fase eksponensial: digunakan untuk produksi metabolit sekunder.
d. Fermentasi sekali unduh telah digunakan untuk :
 Produksi biomasa : kondisi kultur yang mendukung populasi sel maksimum.
 Produksi metabolit sekunder: memerlukan kondisi untukmempercepat tercapainya fase stasioner.

Kultur berkesinambungan (cotinuous culture)
1. Penambahan media baru untuk memperpanjang fase eksponensial
2. Penambahan substrat yang terus menerus dengan kecepatan alir tertentu sehingga mencapai keadaan tunak steady state yang artinya pembentukan sel seimbang dengan terlepasnya sel keluar fermentor.
3. Alat turbidostat : sistem yang dilengkapi dengan pengukur turbiditas, signal listrik yang digunakan untuk mengatur aliran media segar kedalam bejana fermentasi.
4. Aliran medium masuk ke dalam fermentor secara berkesinambungan dengan kecepatan tertentu, maka segera tercapai keadaan tunak (steady state), yaitu keadaan dimana pembentukan biomasa baru seimbang dengan hilangnya sel-sel yang keluar fermentor. Aliran medium tersebut erat hubungannya dengan volume fermentor, sehingga menimbulkan kecepatan pengenceran (D):
F : kecepatan alir D = F / V
V : isi fermentor
D : kecepatan alir medium
5. Alat kemostat: alat yang digunakan untuk mengukur pertumbuhan yang dilengkapi dengan bejana penyimpan media, dialirkan dengan kecepatan tertentu, sehingga tidak terjadi akumulasi hasil akhir. Bahkan kemungkinan terjadi pengenceran dan menyebabkan sel terbuang keluar (washed out). Kecepatan pertumbuhan populasi bakteri di dalam kemostat dapat diformulasikan sebagai berikut :
dx
--- = pertumbuhan – yang keluar
dt

dx/dt = X – DX  dx/dt = X (– D) ……………………… (3)
D : kecepatan pengenceran
Pada kondisi tunak (steady state) : dx/dt = 0  X = DX atau  = D
Kecepatan terlepasnya sel (washed out) sama dengan kecepatan pertumbuhan, maka kecepatan pengenceran sama dengan kecepatan tumbuh sel yang ada di dalam kemostat. Hubungan antara waktu generasi dan konsentrasi substrat pembatas pertumbuhan :

 = max s/Ks +s) digabungkan dengan persamaan (3)
dx max s
--- = X (---------- - D ) ………………………(4)
dt Ks + S

 : waktu generasi kultur
max : kecepatan pertumbuhan maksimal
s : konsentrasi substrat
Ks : konstanta konsentrasi substrat pada  = ½ max
Apabila dihubungkan dengan sisa konsentrasi substrat yang dikonsumsi, maka : dS/dt = substrat yang masuk – substrat yang keluar – substrat yang dikonsumsi sel
dS/dt = Dsa – DS - max x/Y (S/Ks + s) ……………… (5)
Pada keadaan tunak ; ds/dt atau dx/dt = 0, maka persamaan (4) dan (5) menjadi : S’ = Ks D / (max – D)
S’ = konsentrasi sisa substrat
X = konsentrasi sel pada kondisi tunak X = Y (So – S’)
Kelebihan kultur berkesinambungan :
a. kesereagaman didalam operasionalnya yang berkaitan dengan produktivitas
b. mudah dikerjakan dengan otomatik
c. mudah terkontaminasi

Kultur terputus (Fed-batch culture)
1. Kultur berkesinambungan terputus adalah sekali unduh yang diberi tambahan makanan secara terus menerus tetapi pengurangan cairan kultur
2. Terjadi peningkatan volume : Xt = Xo + Y (So – St)
3. Konsentrasi biomasa akhir yang diproduksi dimana St = 0 maka Xo adalah lebih kecil dari Xmax : Xmax = Y So
Pada keadaan X = Xmax maka segera medium segar ditambahkan sehingga:
D < Xmax D = F/(V + Ft)
4. Aplikasi kultur berkesinambungan terputus :
a. untuk memelihara kultur aerobik
b. untuk menghindarkan kultur dari pengaruh substansi yang toksik di dalam medium

Latihan soal untuk pertumbuhan
1. Selama pertumbuhan bakteri dalam kultur sekali unduh, biomasa meningkat dari 2,1 mg berat kering sel per ml dalam waktu 15 menit. Hitung kecepatan tumbuh spesifik bakteri tersebut dan waktu bergandanya. Asumsi apa saja yang harus anda kerjakan untuk menghitung parameter pertumbuhan ?
2. pertumbuhan eksponensial menyebabkan populasi bakteri meningkat dari 4 x 108 sel per ml menjadi 6,25 x 108 sel per ml dalam waktu 30 menit. 1012 sel ekivalen dengan 2,5 x berat kering sel. Berapa kecepatan tumbuh dan waktu berganda kultur tersebut.
3. medium segar dialirkan secara kontinyu ke dalam kemostat (V = 3,250 L) dengan kecepatan 15 ml per menit. Berapa kecepatan pengenceran yang terjadi di dalam kemostat tersebut dan berapa waktu tinggal dan waktu berganda kultur pada kondisi tersebut.
4. Pseudomonas sp ditumbuhkan di dalam kemostat dengan glukosa sebagai substrat pembatas pertumbuhannya (So = 10 g l-1). Buatlah plot secara teori bakteri tersebut dalam keadaan tunak (steady state). Hitung berapa kecepatan pengencerannya! Berapa nilai produktivitasnya apabila max = 1 per jam; Ks = 0,1 g.l-1; Y = 0,5 g berat kering per g substrat











POKOK BAHASAN IV
ISOLASI, SELEKSI DAN PENYIAPAN SERTA
PENINGKATAN SIFAT MIKROBIA
Deskripsi Singkat
Isolasi merupakan salah satu tahapan seleksi mikrobia yang sangat potensial dalam Industri. Isolat mikrobia yang diperoleh dan bersifat unggul digunakan untuk memproduksi senyawa yang bersifat komersial.
Metode isolasi mikrobia dapat menggunakan cara Crowded Plate Technique, Auxonography, dan kultur diperkaya. Penyimpanan kultur hasil isolasi diusahakan untuk mengurangi terjadinya pengurangan sifat genetik, mencegah terjadinya kontaminasi serta menjaga viabilitas.
Teknik penyimpanan kultur mikrobia melalui cara disimpan pada suhu rendah atau dalam bentuk kering. Penyimpanan mikrobia dalam suhu rendah meliputi penyimpanan dalam media agar miring, spora dalam pasir steril, dalam nitrogen, sedang penyimpanan dalam kondisi kering, contohnya kultur pasir dan lyophilisasi.
Mikrobia yang berperan dalam industri perlu ditingkatkan aktivitas metabolismenya, sebab isolat alami hanya mampu menghasilkan produk dalam jumlah sedikit. Caranya dengan transformasi lisogeni, rekombinasi dan pembuatan mutan auxotrof.


Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa setelah mempelajari pokok bahasan IV mampu mengisolasi dan seleksi serta meningkatkan aktifitas mikrobia dan penyimpanannya.

1. Metoda penemuan mikrobia baru
Kultur baru dapat diisolasi dari sumber di alam yaitu substrat alami material organik, biji-bijian, dan air, tanah, udara. Contoh Penicellium notatum dari kontaminan pada media agar yang ditumbuhi Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dan B. licheniformis penghasil protease alkaline diisolasi dari hippopptatmus burung di Copenhagen.
2. Metoda isolasi dari tanah.
a. Crowded plate technique untuk mendapatkan isolat jamur penghasil antibiotik dengan cara taburkan jamur diinokulasi bakteri uji (Staphylococcus aureus).
b. Auxonography untuk isolasi mikrobia penghasil faktor tumbuh. Tanah yang telah disuspensikan dituang dipermukaan agar yang telah diinokulasi dengan bakteri auxotrof = (bakteri pengguna faktor tumbuh/vitamin atau asam amino)
c. Kultur diperkaya
Untuk isolasi mikrobia penghasil ensim dalam media diperkaya dengan esktrak substrat yang ditumbuhi oleh mikrobia yang akan diisolasi, misal ditambah ekstrak tanah.

3. Penyimpanan mikrobia yang penting dalam industri
Mikrobia komersial adalah sangat penting untuk industri fermentasi,
Penyimpanan kultur dengan beberapa cara :
a. Penyimpanan dalam nutrien agar miring lalu disimpan dalam refrigerator (50 C) atau freeezer (-200 C), kapas dibakar kemudian ditutup dengan mineral oil.
b. Penyimpanan spora jamur benang dalam akuades steril disimpan pada suhu 50 C, cara ini jarang dipakai.
c. Penyimpanan mikrobia dalam nitrogen cair. Mikrobia disimpan dalam freezer suhu -1500 C sampai -1960 C.
d. Penyimpanan mikrobia dalam bentuk dehidrasi
1. Penyimpanan ini digunakan untuk aktinomesetes dengan menumbuhkan dalam media, lalu dikeringkan pada suhu kamar selama 2 minggu atau dalam refrigerator.
2. Lyophilisasi (freeze-drying)
Penyimpanan mikrobia menggunakan CO2 kering, dalam kondisi vaccum, penyimpanan ini, kultur ditumbuhkan sampai fase stationer maksimum dan sel dilindungi dalam media susu, serum dan sodium glutamat
4. Peningkatan aktivitas mikrobia
a. Pembuatan mutan autro dengan dua sistem , yaitu sistem regulasi iso ensim dan multi valent regulator
b. Transformasi buatan dan alami. Bila transformasi buatan, DNA diekstraksi lalu dipindahkan ke media yang ditumbuhi mikrobia resipiennya. Contoh: transformasin Streptomyces ini dapat mensintesa streptomisin dan chlortetracyclin
c. Lisogeni
Metode ini dipakai untuk menghasilkan strain baru menggunakan phage. Contoh Streptomyces olivaccus penghasil antibiotik, strain baru kemampuan lebih besar dari pada kultur induknya. Contoh lain strain lisogeni mampu menghasilkan tirosin 10 kali lebih besar
d. Rekombinasi.
Cara reombinasi dari dua spesies mikrobia dapat digunakan untuk membuat rekombinasi baru. Pembuatan rekombinasi baru ini melalui proses seksual. Contoh : Streptomyces rimosus dikombinasi dengan strain penghasil oxitetracyclin.






Latihan soal pokok bahasan IV
1. Jelaskan cara isolasi bakteri dari tanah, sampai mendapatkan biakan murni?
2. Apakah perbedaan antara crowded plate technique dan Auxonagraphy
3. Pilihlah penyimpanan kultur yang paling murah dan mudah dikerjakan
4. Jelaskan salah satu cara peningkatan kultur mikrobia untuk mendapatkan strain unggul?
5. Apakah yang dimaksud dengan :
a. lisogeni
b. transformasi
c. lyophilisasi


























Pokok Bahasan V
RANCANG BANGUN BIOREAKTOR
Deskripsi singkat
Bioreaktor (fermentor) merupakan bejana fermentasi aseptis untuk produksi senyawa oleh mikrobia melalui fermentasi. Kendala yang timbul adalah terjadinya kontaminasi selama proses fermentasi terutama bila sistemnya berkesinambungan (kontinyu)
Bioreaktor dirancang untuk proses fermentasi secara anaerob dan aerob. Apakah sistem sekali unduh berkesinambungan atau nutrien terputus. Fungsi bioreaktor adalah untuk menghasilkan produk oleh mikrobia baik kultur murni atau campuran, yang dikendalikan menggunakan sistem komputer dalam mengatur faktor lingkungan dan pertumbuhan serta kebutuhan nutriennya.
Rancangan dan kontroksi bioreaktor perlu diperhatikan tentang bejana harus dapat dioperasikan dalam jangka waktu lama, serasi dan afitasi memadai untuk kelangsungan proses metabolik mirkobia, sistem kontrol suhu, pH dan penambahan nutrien, bejana harus dapat dicuci dan disterilisasi fasilitas sampling harus ada konsumsi tenaga serendah mungkin, bahan kontroksi murah dan evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.
Macam-macam bioreaktor ada empat yaitu :
Bioreaktor tangki adukan (stirred tank bioreaktor), kolum gelembung (Bubble
colum bioreaktor), dengan pancaran udara (Airlift bioreaktor) dan bioreaktor terkemas padat (Packed bed bioreaktor)

Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menyeleseikan fungsi bioreaktor dan mengetahui bentuk dan macam bioreaktor serta operasi pengendaliannya.
Suatu kebutuhan untuk melangsungkan dan pengembangan proses untuk produksi hasil fermentasi yang melibatkan mikrobia adalah bejana fermentasi yang aseptis, disebut FERMENTOR atau BIOREAKTOR
Apakah FERMENTOR atau BIOREAKTOR ?
־ Bejana untuk melaksanakan proses industri
־ Ukuran bervariasi : 5- 10 liter untuk skala laboratorium
10 – 500 liter untuk skala percobaan
50- 400.000 liter untuk skala industri besar
־ Ukuran bioreaktor tergantung pada :
• Proses : sekali unduh, berkesinambungan, nutrien terputus.
• Bagaimana proses yang dioperasikan : pancaran ke bawah (down flow) atan pancaran keatas (up flow)
• Produk yang diproduksi
No. Ukuran fermentor Produk
1.
2.
3.
4. 1 – 20.000
40 – 80.000
100 – 150.000


lebih dari 450.000 Ensim diagnostik, substansi biologi molekuler
Ensim dan antibiotik
Penisilin, antibiotika aminoglikosida, protease, amilase, transfomasi steroid, asam amino
Asam amino, asam glutamat

• Proses yang berlangsung selama produksi : proses aerobik, anaerobik.
• Proses kultur tungal atau kultur campuran
Fungsi Dasar Fermentor atau Bioreaktor
־ Suatu tempat yang menyediakan lingkungan yang tepat dan dapat dipantau untuk pertumbuhan dan aktivitas mikrobia atau kultur campuran tertentu untuk menghasilkan produk yang diinginkan.
־ Desain dan konstruksi bioreaktor harus memperhatikan beberapa hal :
a. Bejana dapat dioperasikan dalam keadaan aseptis untuk jangka waktu lama.
b. Aerasi dan agitasi cukup memadai untuk kelangsungan proses metabolik mikrobia.
c. Konsumsi tenaga serendah mungkin.
d. Sistim kontrol temperatur, pH harus ada.
e. Fasilitas untuk sampling harus ada.
f. Evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.
g. Bejana harus dapat dicuci, dibersihkan dan mudah dipelihara, mempunyai geometri yang sama baik untuk laboratorium maupun skala industri.
h. Dikonstruksi dari bahan yang murah.
Karakteristik fermenter
־ Fermentor anaerobik memerlukan alat khusus kecuali untuk menghilangkan panas.
־ Fermentor aerobik memerlukan alat untuk mengaduk dan memberikan aerasi cukup.
־ Konstruksi fermentor aerobik
־ Tebuat dari baja anti karat.
־ Berupa silinder besar, tertutup di bagian atas atau bawah, dilengkapi pipa-pipa (Gambar 1).
־ Bagian fermentor terpenting: sistem aerasi berperan dalam transfer oksigen dari bentuk gas ke bentuk cair.
Karena oksigen itu tidak mudah larut dalam air, maka perlu agitasi atau pengadukan atau disebut impeller dan sparger (alat untuk memecah gelembung udara yang masuk melaluinya)
־ Process control and monitoring meliputi :
־ Pantauan proses : untuk memantau aktivitas mikrobia dalam fermentasi seperti yang diinginkan.
־ Kontrol : pH, temperatur, masa sel dan konsentrasi produk
־ Kontrol komputer proses fermentasi untuk :
־ Memperoleh data yang menunjukkan perubahan selama fermentasi.
־ Mengendalikan faktor lingkungan yang harus selalu dipantau

Peningkatan kinerja fermentor/bioreaktor (Scale-up)
־ Beberapa aspek mikrobiologi industri adalah perpindahan dari skala laboratorium ke skala industri. Prosedur ini disebut peningkatan proses (scale-up)
־ Mengapa scale up itu sangat penting
־ Karena aktivitas masing-masing mikrobia pada fermentor skala laboratorium itu sama
־ Mengapa proses mikrobia berbeda antara skala industri dengan skala laboratoirum?
־ Mengapa pengetahuan scale up sangat esensial?
־ Pengadukan dan oksigen lebih mudah ditangai pada fermenter kecil.

Kalau ukuran fermentor ditingkatkan,
־ Maka perbandingan antara permukaan/volume berubah.
־ Bioreaktor besa maka volume meningkat, memberikan area permukaan yng meluas.
־ Fransfer lebih oksigen sukar terjadi.
־ Hampir semua bioreaktor pada umumnya aerobik maka transfer oksigen yang efektif sangat diperlukan.
־ Perlu media yang kaya sehingga terjadi peningkatan biomasa yang perlu oksigen lebih besar.
־ Scale up proses industri merupakan tanggung jawab insinyur biokimia karena mereka ahli dalam transfer oksigen, dinamika cairan, pengadukan dan termodinamika, bekerja sama dengan ahli mikrobiologi industri untuk memastikan semua parameter yang diperlukan sehingga menghasilkan proses fermentasi berlangsung dengan baik.
־ Ahli mikrobiologi industri sangat diperlukan dalam scale-up yaitu berperan untuk meningkatkan strain mikrobia yang tepat yang diaplikasikan pada proses skala besar.
־ Transfer proses dari laboratorium ke bioreaktor skala industri, beberapa tahapan proses yang harus diperhatikan :
1. Tahap percobaan di laboratorium: menunjukkan indikasi fermentasi menarik untuk diaplikasikan ke industri.
2. Percobaan tahap awal di laboratorium untuk optimasi pertumbuhan dan aktivitas mikrobia peningkatan proses, menggunakan fermentor gelas (1-5 liter). Percobaan di laboratoirum, meliputi menguji berbagai macam media, temperatur, pH, dan sebagainya semurah mungkin (Gambar 1).
3. Tahap percobaan lapangan (pilot plant stage) biasanya menggunakan bioreaktor 300 – 3.000 liter. Pada tahap ini kondisi mendekati dengan skala industri.
4. Tahap komersial atau industri, menggunakan fermentor 10.000 – 400.000 liter.
Aerasi dan agitasi
־ Aerasi diperlukan untuk pengadaan oksigen yang cukup demi kelangsungan hidup mikrobia yang ditumbuhkan dalam medium cair (kultur tenggelam- submerged culture)
־ Agitasi diperlukan untuk mencampur semua isi bioreaktor sehingga diperoleh kondisi homogen
Tipe sistem aerasi dan agitasi sangat tipikal tergantung pada karakteristik proses fermentatif yang diinginkan. Aerasi dapat diadakan dengan mengalirkan udara steril melalui aerator, kemudian gelembung udara dibuat sekecil mungkin, sehingga memungkinkan terjadi oksigen udara masuk ke fase cair. Gelembung udara dapat diperkecil melalui alat yang porus disebut sparger. Agitasi selain berfungsi sebagai pengaduk (agitator) juga dapat berfungsi untuk memecah gelembung yang lewat di dalam medium. Agitator atau disebut impeller ini khususnya didesign khusus yang diperlukan untuk fermentor yang digunakan untuk menumbuhkan fungi atau aktinomisetes.
Komponen utama struktur fermentor yang diperlukan aerasi dan agitasi :
a. Agitator (impeller)
b. Pengaduk
c. Sistem aerator
d. Saringan halus atau penyekat (baffle)

Macam-macam reaktor
1. Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor), udara disirkulasikan melalui medium yang diaduk dengan impeller.
2. Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor): udara dialirkan melalui sparger di dasar bejana.
3. Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor): terdiri dari dua kolum yang dimasukkan ke dalam kolum yang lain. Udara dipaksa masuk melewati pipa sehingga udara dapat terpancar keatas dan medium ikut terbawa.
4. Bioreaktor terkemas padat: diisi dengan bahan padatan yang dapat menjaring mikrobia masuk kedalamnya. Medium dapat dipompakan melalui mikrobia dengan arah ke atas atau ke bawah (Gambar 2).

Latihan soal :
1. Mengapa bejana fermentasi disebut dengan fermentor atau bioreaktor
2. Jelaskan perbedaan fermentor aerob dan anaerob
3. Sebutkan faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam merancang
fermentasi.
4. Apakah yang dimaksud dengan :
a. Scale-up
b. Agitasi.
c. aseptis



BAB VI. PENGUNDUHAN DAN PURIFIKASI
Deskripsi Singkat
Ekstraksi dan purifikasi produk fermentasi biasanya sulit dilakukan dan biayanya mahal. Pada kenyataannya salah satu cara untuk mendapatkan produk yang berkualitas tinggi dan cepat diharapkan biayanya murah.
Kebanyakan produk fermentasi dihasilkan kedalam media dan ekstraksi dari sel. Pungunduhan produk mikrobia memerlukan biaya sebanyak 20% sampai 605 dari biaya produksi. Pengunduhan produk didasarkan atas beberapa kriteria : produk ekstra selular atau infraseluler, konsentrasi produk dalam media fermentasi, sifat fisik dan kimia produk, kemurnian dalam media, standardisasai permintaan, kegunaan dari produk dan harga produk dipasaran.

Tujuan Instruksional Khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan padatan sel dan buih, presifikasi, sentrifuge, ultrasentrifuge, pemecahan sel, penggunaan solven, kromatografi, penyaringan dan kristalisasi.

Produk diekstraksi dari medium dipisahkan dari sel. Berat molekul produk asam laktat dan asam glutamat rendah, seang antibiotik atau ensim konsentrasinya tinggi. Tapi konsentrasi vitamin B12 rendah, yaitu hanya mgr per liter.











1. Pengunduhan produk ekstraseluler dapat digambarkan sebagai berikut :
Kultur fermentasi farksi larut
Produk
diencerkan

Sel dan bahan
tak larut


Pemurnian

PRODUK AKHIR
2. Pengunduhan produk yang tidak larut :

Gravitasi Mekanik Penyerapan
permukaan Listrik

sentrifugasi flokulasi absorpsi flotasi

filtrasi dialisa permukaan ion
elektro-elektro-elektro
foresis dialisa osmosis

3. Contoh pengunduhan mikrobia dengan cara sentrifugasi
Mikorbia Diameter () Metode

Virus, phage
Bakteri
Khamir
Fungi filamentous
0,01 – 0,1
0,30 – 3,0
4,00 – 7,0
10,0 – 150
Ultrasentrifugasi

Normal
Normal
Normal

4. Flokulasi sangat esensial untuk bir
Senyawa flukulan : aluminium sulfat (0,1 – 0,5 %), CaCl2 (0,1 – 0,5 %), titanium tetrakloride (0,01 – 0,02 %), garam alkylamin dan alkylpyridinium digunakan 0,01 % - 1,0 %.

Latihan Soal Pokok Bahasan VI
1. Jelaskan perbedaan antara pengunduhan senyawa ekstraseluler dan intraselular?
2. Bagaiman car mendapatkan senyawa metabolit primer supaya mendapatkan produk dalam jumlah besar?
3. Jelaskan cara pemisahan biomassa jamur benang dalam memproduksi pinisilin?
4. Jelaskan cara pemisahan produk metabolit secara kimiawi?
5. Apakah yang dimaksud dengan :
a. Purifikasi
b. Ekstraksi
c. Fase idiofase



Pokok Bahasan VII
FERMENTASI METABOLIT PRIMER

Deskripsi singkat
Metabolit primer adalah senyawa yang termasuk produk akhir yang mempunyai berat molekul rendah dan dihasilkan pada fase eksponensial oleh mikrobia .
Senyawa metabolit primer di gunakan untuk membentuk makromolekul atau yang dikonversikan menjadi koenzim senyawa antara seperti asam amino nukletida purin, pirimudin, vitamin, asam organik, seperti asam sitrat, asam fumarat, aseton butanol asam asetat dan enzim termasuk metabolit primer.
Metabolit primer lainnya adalah yang termasuk senyawa antara pada jalur reaksi Embden Meyerhof, jalur pentosafozfet, dan siklus asam triherboksilat (Siklus Krebs). Untuk produksi senyawa metabolit primer dipilih mikrobia yang potensial untuk fermentasi.
Tujuan Intruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan fermentasi metabolit primer misalnya aseton butanol, asam cuka, asam sitrat, etanol, enzim dan vitamin
Fermentasi Aseton Butanol oleh Bakteri
Bakteri yang berperanan dalam fermentasi aseton butanol adalah Clostridium acetobutyricum, Clostridium butyricum. Inokulum Clostridium acetobutyricum jika dipakai berkali-kali sifatnya menurun, maka diperlukan HEAT SHOCKING.
־ Bahan dasar yang digunakan : padi, tepung tapioka, arabinosa, xylosa
־ Sumber nitrogen yang dibutuhkan : protein, pepton, dan asam amino
־ Kondisi fermentasi ; suhu optimum 37o C, anaerob, pH 4,7-8, konsentrasi bahan dasar 3 – 10 %.
־ Produk akhir : fermentasi aseton butanol dari glukosa menghasilkan n-butanol 8 bagian, 3 bagian aseton dan 1 bagian etanol. Bila menggunakan xylosa, sukrosa, dan lefulosa sama hasilnya dengan glukosa. Sedang bila bahan dasarnya arabinosa akan menghasilkan rasio butanol : aseton : etanol = 5 : 4 : 1

Fermentasi Asam Cuka
Kata vinegar (cuka) berasal dari istilah Perancis vinaigre yang berarti anggur asam. Menurut Food and Drugs Administration di Amerika Serikat, cuka, cuka sari buah apel, cuka apel, dibuat melalui fermentasi alkoholik sari buah apel diikuti fermentasi asetat (Pelczar and Chan, 1988). Sedangkan menurut Frazier (1976), cuka didefinisikan sebagai bumbu yang dibuat dari bahan yang mengandung pati atau gula dengan fermentasi alkohol diikuti oksidasi asetat.


A. Bahan dasar
Ada bermacam-macam cuka, perbedaannya terutama terletak pada bahan yang dipakai dalam fermentasi alkohol, seperti macam sari buah, sirop, dan bahan yang mengandung pati yang dihidrolisis. Bermacam-macam bahan yang dapat dibuat menjadi cuka diantaranya adalah :
1 1. Sari buah-buahan, misalnya apel, anggur, jeruk, dan sebagainya.
2 2. Sayur-sayuran yang mengandung pati, misalnya kentang atau kentang . manis, yang mana pati harus dihidrolisis menjadi gula lebih dahulu.
3. Biji-bijian gandum, seperti barley, gandum hitam, jagung, dan gandum.
3 4. Minuman keras atau alkohol, misalnya dari bir, atau dari etil alkohol . . yang berubah sifat.
B. Mikrobia yang berperan
Mikrobia yang berperan dalam proses pembuatan cuka adalah khamir dan bakteri. Khamir yang berperan adalah Saccharomyces cerevisiae Var. ellipsoideus. Sedangkan bakteri yang berperanan adalah dari genus Acetobacter (familia Pseudomonadaceae) dan genus Bacterium. Beberapa spesies Acetobacter diantaranya adalah : Acetobacter aceti, A. rancens, A. xylinum. Bacterium yang ditemukan adalah : Bacterium schentzenbachii, B. curvum, dan B. orleanense
1.Proses pembuatan
Pada proses pembuatan cuka terjadi 2 macam perubahan biokimiawi, yaitu :
1. Fermentasi gula menjadi etil alkohol, dan
2. Oksidasi alkohol menjadi asam asetat
Tahap pertama adalah proses anaerobik yang dilakukan khamir dan menghasilkan alkohol
Reaksi : C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H5OH
Glukosa alkohol
Pada proses ini sejumlah kecil produk lain dihasilkan, seperti gliserol dan asam asetat. Juga ada sejumlah kecil substansi lain, dihasilkan dari senyawa selain gula, termasuk asam suksinat dan amil alkohol.
Alkohol yang dihasilkan pada proses pertama digunakan sebagai sumber energi bagi bakteri, yang kemudian mengoksidasinya menjadi asam asetat. Bakteri ini menggunakan substansi lain dalam cairan yang difermentasi sebagai makanan.
Reaksi yang merupakan reaksi aerob ini dapat dituliskan sebagai berikut :
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O
Alkohol asam asetat
Asetaldehid adalah senyawa intermedier dalam reaksi ini. Di antara produk akhirnya adalah sejumlah kecil aldehid, ester, aseton, dan sebagainya.
Bau cuka yang sedap berasal dari adanya bermacam-macam ester seperti etil asetat, dari alkohol, gula, gliserin dan minyak menguap yang dihasilkan dalam julah kecil oleh aksi mikrobia. Bau ni dapat juga berasal dari sari buah-buahan yang difermentasi, gandum, atau cairan bersifat alkohol lainnya, dari mana cuka dibuat.
Metode pembuatan cuka dapat dibedakan menjadi metode lambat seperti yang dikerjakan di rumah, atau metode let alone, metode Perancis atau Orleans, dan metode cepat, seperti proses pembuatan dengan genera atau prosedur fogging. Pada metode lambat, cairan alkohol tidak bergerak selama asetifikasi, sedangkan pada metode cepat, cairan alkohol bergerak. Metode lambat menggunakan sari buah-buahan yang difermentasi atau cairan gandum untuk menghasilkan asam asetat. Sedangkan metode cepat kebanyakan untuk menghasilkan cuka dari minuman keras (alkohol). Cairan gandum atau buah disediakan untuk makanan bakteri cuka, tetapi untuk memelihara bakteri cuka aktif dalam metode cepat menggunakan alkohol, ditambah dengan vinegar food, yang merupakan kombinasi senyawa organik dan anorganik.
Prosentase cuka dinyatakan dalam grain, yaitu 10 kali jumlah gram asam asetat per 100 ml cuka. Jadi cuka 40 grain mengandung 4 gram asam asetat per 100 ml cuka pada suhu 200 C.

3.Penyebab kerusakan cuka
Logam dan garam-garamnya menyebabkan kekeruhan dan perubahan warna cuka. Kerusakan yang disebabkan mikroorganisme dapat menyebabkan rendahnya mutu bahan dari mana cuka dibuat atau rendahnya mutu cuku itu sendiri. Spesies Lactobacillus dan Leuconostoc dalam sari buah-buahan tidak hanya bertanggung jawab pada rasa tidak enak, tetapi juga menghasilkan asam asetat yang cukup mengganggu fermentasi alkohol oleh khamir. Pada keadaan anaerob, bakteri asam butirat menghasilkan asam yang tidak diinginkan. Kesulitan ini dapat dikurangi dengan penambahan sulfur dioksida pada sari buah, tetapi kemikalia ini menghambat bakteri cuka.
Kerusakan cuka diantaranya adalah rusaknya asam asetat pada produk. Lapisan tipis bakteri pada proses pembuatan cuka mengurangi kecepatan asetifikasi. Oksidasi asam asetat dalam cuka menjadi karbondioksida dan air dapat ditimbulkan oleh bakteri asam asetat sendiri selama proses pembuatan cuka jika kekurangan alkohol atau aerasinya berlebihan. Organisme lain yang dapat mengoksidasi asam asetat pada keadaan aerob adalah lapisan khamir, jamur benang dan algae.

5.Fermentasi Asam Sitrat oleh Jamur Benang
Asam sitrat dihasilkan oleh Penicillium luteum, Mucor puriformis, Aspergillus niger.
Faktor yang menentukan dalam fermentasi asam nitrat :
6. Sumber C
2.Garam organik
4 3. Perbandingan permukaan dengan volume medium
4.pH, suhu, dan oksigen
5.Organisme
Ad. 1. Senyawa organik yang mempunyai senyawa atom C 2,3,4,5,6,7, dan 12. Banyak digunakan sukrosa, fruktosa, laktosa, dan glukosa. Konsentrasi gula 14 – 20 %.
Ad. 2. Garam organik setiap liter memerlukan NH4NO3: 2 – 2,5 gram, KH2PO4: 0,75 – 1,0 gram, MgSO4 7H2O: 0,2 – 0,25 gram, HCl 5 N sebanyak 5 cc, pH 3,4 -3,5.
Ad. 3. Perbandingan permukaan dan volume.
Apabila volume media besar kemudian permukaannya dalam asam sitrat yang terbentuklambat, sedang bila permukaan luas akan terbentuk asam sitrat lebih cepat.
Ad. 4. Persediaan oksigen
Oksigen dibutuhkan untuk pertumbuhan jamur Aspergillus niger, Aspergillus wentii. Erlenmeyer diberi oksigen 15 ml per menit. Suhu digunakan 25 – 350 C. Lama fermentasi 7 – 10 hari. Produk diambil dengan menambahkan Ca, lalu Ca sitrat diendapkan dngan asam sulfat, lalu asam sitrat dipisahkan dari kalsium sulfat.


5. Aktivitas Khamir dalam Fermentasi Minuman beralkohol
Pendahuluan
Hampir sebagian besar industri minuman beralkohol menggunakan produk pertanian sebagai bahan mentah dan khamir yang mengkonversikan menjadi minuman. Semua bahan organik yang terkandung dalam produk pertanian khususnya buah-buahan demikian ada beberapa aktivitas khamir yang tidak diinginkan karena khamir tersebut sebagai agen pembusuk buah. Proses akibat aktivitas khamir yang telah lama dikenal adalah fermentasi bir dan minuman anggur (wine). Proses tersebut melibatkan khamir yang secara alami banyak terdapat dalam buah-buahan atau biji-bijian yaitu genus Saccharomyces. Beberapa jenis khamir yang terlibat dalam fermentasi minuman beralkohol tercantum pada tabel 1
Tabel 1. Fermentasi yang dilakukan oleh khamir
Produk fermentasi Mikrobia
Bir
Anggur (wine)
Cider
Sake dari beras
Tuak
Madu difermentasikan
Tape

Kumiss dari susu (Rusia)
Kecap
Miso dari kedelai dan beras Saccharomyces carlbegensi dan S. cerevisieae
Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides
Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides
Saccharomyces sake dan Aspergillus
Saccharomyces cerevisieae dan Schyzosacharomyces
Saccharomyces cerevisieae
Saccharomyces cerevisieae, Candida tropicalis dan
Pediococcus
Saccharomyces cerevisieae, Lactobacillus
Saccharomyces dan Aspergilllus oryzae
Saccharomyces rouxii, Aspergilllus oryzae

Fermentasi bir
Minuman fermentasi yang tertua adalah bir :
Pada tahun 4000 SM bir dibuat dari :
־ Gandum (barley), padi-padian atau bijian yang lain, yang diolah menjadi roti, kemudian dihancurkan disuspensikan dengan air dan difermentasikan.
־ Rasanya ada yang manis dan ada yang masam.
־ Sebelum tahun 700, bir dibuat dari :
־ Biji-bijian tanpa ditambah hop (bunga) sehingga rasanya berbeda dengan bir sekarang
־ Ditambah rempah-rempah.
־ Pada abad ke 15, bir telah menggunakan hop
־ Sekarang bir terbuat dari :
־ Kecambah gandum (malt), tepung beras atau jagung, air, hop.
־ Difermentasikan dengan menggunakan khamir
־ Mekanisme proses fermentasi bir tersbut :
־ Pati dari kecambah gandum, beras atau jagung dikonversikan menjadi maltosa dan dekstrin yang dibantu oleh ensim yang terdapat dalam kecambah gandum.
־ Campuran karbohidrat yang diperoleh tersebut dalam bentuk larutan yang disebut worl, direbus bersama-sama dengan hop, didinginkan
־ Difermentasikan menjadi bir yang beralkohol, CO2 dan sisa-sisa dekstrin.
־ Bir telah jadi mengandung :
a. Air, dekstrin, alkohol dan CO2
b. Gula-gula yang tak dapat difermentasikan, protein dan senyawa aromatik yang berasal dari resin hop
c. Dan hasil samping minyak fussel
Proses-proses penting dalam pembuatan bir :
1. Malting : perkecambahan barley di rumah kecambah gandum (Malthouse)

(Gambar 1).



Sampai 3 hari

ditapis
5 sampai 7 hari

dengan 45 % air
00 C untuk malt encer (agak . jernih)
50 C untuk malt kental

dengan 3-4 % air



KE TEMPAT FERMENTASI

2. Kecambah gandum berisi :
־ Ensim yang merombak pati dari malt itu sendiri dan pati-pati yang ditambahkan (beras atau jagung)
־ Sumber protein bir yang penting artinya untuk pembentukan buih
־ Memberikan aroma yang tipikal
3. Proses perkecambahan barley
a. Barley dicuci, direndam ari sehingga memungkinkan baley berkecambah
b. Air ditapis
c. Perkecambahan dilanjutkan sampai 5 atau 7 hari
d. Selama perkecambahan, β-amilase, dan terbtnuk ensim baru yaitu α-amilase
e. α-amilase berperan menyerang pati yang ada disekitarnya, hanya menyerang pada (rantai C yang laurus) dan tidak mampu menyerang rantai C yang bercabang (amilodekstrin). β-amilase berperan dalam pembentukan gula akhir.
f. Ensim lain yaitu :
־ Protease meningkatkan ke larutan protein
־ Sitase yang mendegradasikan beberapa gum pentosan
־ Filase yang melepaskan gugus fosfat dan inositol
4. Pemasakan atau pemanasan
a. Selama pemanasan sering timbul reaksi pencoklatan (browning) karena melanoidin meningkat
b. Melanoidin sangat penting untuk memberi warna dan aroma yang khas.


5. Komposisi bir : alkohol 3,8 % - 5 %
Dekstrin 4,3 %
Protein 0,3 %
Abu 0,3 % dan CO2
6. Mikrobiologi brewing
a. Khamir sangat menentukan kualitas bir: memberikan aroma dan sejumlah oligosakarida yang tidak terfermentasikan.
b. Pada bir lager menggunakan S. carlsbergensis yang mampu memfermentasikan melibiosa dan gas; sedangkan S. cerevisieae tidak mampu memfermentasikan melibiosa.
c. Selama proses fermentasi gula dikonversikan menjadi alkohol, CO2 dan sedikit gliserol, serta asam asetat dari hasil fermentasi karbohidrat yang lain. Protein dan lipid yang terkandung di dalam wort sebagian difermentasikan menjadi alkohol, asam dan ester yang memberikan aroma yang khas. Bir yang dihasilkan berwarna hijau, maka perlu pemeraman lebih lanjut (aging)
d. Selama aging protein, khamir dan resin dipresipitasikan sehingga beir menjadi masak dan jernih dengan aroma yang lembut. Bir tersebut diunduh dengan melalui penyaringan, kemudian diinjeksi dengan CO2 agar terbentuk buih-buih (sparkling). Pada umumnya CO2 yang terbentuk selama fermentasi ditampung ke dalam bejana yang kemudian diijeksikan kembali setelah proses akhir. Kandungan CO2 di dalam bir sekitar 0,45 % - 0,5 %. Beberapa industri bir sering menambah sedikit gula kedalam masing-masing botol untuk mempertahankan proses fermentasi tetap berlangsung.
e. Proses terakhir adalah bottling dan pasteurisasi sekitar 60-65 0C kemudian disaring.
f. Mengapa tidak banyak mikrobia mengkontaminasi bir :
־ Khamir menggunakan O2 dengan cepat dan menghasilkan CO2
־ Hop mengandung α-resin dan humulon yaitu senyawa antimikrobia khususnya terhadap bakteri gram positip
־ Bir mempunyai pH asam (3,7 – 4,5)
־ Alkohol yang dihasilkan juga mempengaruhi pertumbuhan mikrobia.
־ Bir disimpan pada suhu dingin.
g. Kontaminan selama brewing bir : Lactobacillus pastorianus dan Pediococcus cereviseae, Flavobacterium proteus.
h. Fermentasi dilakukan pada suhu rendah, sekitar 2 minggu untuk produksi bir
i. Produksi komersial bir dilakukan :
־ Dengan proses sekali unduh
־ Dengan proses berkesinambungan : penambahan substrat baru dilakukan secara terus menerus.

j. Macam-macam bir :
1. Lager bir : fermentasi yang melibatkan bottom yeasts dan tak berspora : S. carlsbergensis.
2. Ale : fermentasi bir yang melibatkan top yeasts dan berspora : S. cerevisieae mempunyai kandungan alkohol cukup tinggi.
3. Bir Pilsener (dari Chekoslovakia) : warna jernih, kering (dry) karena mengandung gula yang difermentasikan rendah, mempunyai aroma hop tajam.
4. Minuman malt : kandungan alkohol lebih tinggi dari pada bir
5. Bir non karbohidrat: bir yang dibuat dari larutan karbohidrat dimana semua dekstrin dihidrolisa oleh ensim menjadi maltosa dan glukosa.

Fermentasi anggur (wine)
Semua fermentasi alkohol memerlukan substrat gula dan untuk produksi wine menggunakan sari buah anggur (Vitis vinifera). Buah tersebut merupakan medium yang baik :
a. Kandungan nutrien cukup tinggi
b. Mempunyai keasaman yang tinggi sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikrobia yang tidak diinginkan.
c. Kandungan gula cukup tinggi
d. Mempunyai aroma yang sedap.
Fermentasi anggur dilakukan penambahan SO2 ke buah anggur dengan tujuan untuk :
a. Mencegah brwoning selama penghancuran buah
b. Menghambat aktivitas khamir lain
Macam-macam wine :
1. Wine putih : anggur yang dibuat dari buah anggur berwarna hijau dan juga warna merah yang telah dikupas kulitnya.
2. Wine menrah : anggur yang dibuat dari keseluruhan buah anggur berwarna merah.
Jenis khamir Terdapatnya
Candida pulcherima (Metschnikovia pulcherima)
Sccharomyces cerevisiae
Kloeckera africana; K. apiculata
S. carlsbergensis; S. rouxii
Torulopsis stelatta Ekstrak (hancuran buah anggur dan wine
Wine klasik
Wine dan buah anggur
Wine dan buahnya
Wine
Wine putih Wine merah





Gambar 2 : Diagram alir pembuatan wine

Cara pembuatan wine (Gambar 2)
1. Buah anggur yang dipetik dari kebun dihancurkan menjadi bentuk cairan yang disebut must.
2. Khamir yang berasal dari permukaan kulit anggur sebagai inokulum dan kadang-kadang diinokulasi dengan S. cerevisieae.
3. Proses fermentasi dilakukan :
a. Red wine :
־ Warna merah terbentuk selama proses fermentsi karena terjadi ekstraksi warna kulit buah anggur oleh alkohol yang terbentuk.
־ CO2 terbentuk selama fermentasi sehingga sisa buahan dan kulit terangkat keatas
־ Lama fermentasi 3 – 5 hari pada 24 – 27 0C
b. White wine :
־ Proses hampir sama dengan red wine tetapi tidak terjadi warna
־ Lama fermentasi 7 – 14 hari pada 10 – 21 0C
־ Kandungan alkohol 19 – 21 %.
c. Memerlukan karbonasi yang dilakukan dengan menginjeksikan CO2 setelah proses fermentasi selesai.



2. ASAM AMINO
Kebanyakan mikrobia mensintesa asam amino yang digunakan untuk biosintesa protein dari glukosa dan ammonium. Asam amino ini sebagai senyawa antara dalam metabolisme, tetapi pada akhir fase exponensial dibebaskan dalam medium walaupun jumlah sedikit.
Di Jepang banyak paten produksi asam amino tetapi hanya asam glutamat dan lisin yang diproduksi oleh industri dalam jumlah besar.

Produksi asam glutamat
Produksi asam glutamat di seluruh dunia lebih dari 100.000 ton per tahun. Monosodium glutamat digunakan untuk penyedap makanan sup.
Asam glutamat dihasilkan oleh mutan Corynebactericum glutamicum sebesar 60 gram/liter, untuk bakterinya sendiri sebesar 300 miligram/liter. Lama fermentasi 40 jam pada suhu 300 C, keasaman medium alkalis dan mengandung biotin (1 – 5 gr/l), glukosa dapat diganti dengan molase. Produksi asam glutamat oleh Corynebactericum glutamicum, sebagai berikut :

Glukose
Fosfoenolpiruvat
CO2Piruvat
CO2
Oxalo asetat Asetyl Co.A
Sitrat
Cis akonitat
Isositrat
CO2
Α-Ketoglutarat
NH4+
Glutamat

3. VITAMIN
Mikrobia prototrof dapat mensintesa semua vitamin, koensim dan faktor tumbuh untuk pertumbuhan dan metaboisme
Sedikit vitamin yang dihasilkan dalam skala industri dapat dilihat tabel berikut :
Jenis vitamin Jenis
Mikrobia
Medium Kondisi fermentasi
Ekstraksi Produkgr/l (%)
Karoten (prekusor vitamin A)
Riboflavin
L-sorbosa (dalam sintesa vitamin C)
5-ketoasam glukolat (dalam sintesa vitamin C) Blakeslea trispora
Myobacterium smignaxtis
Ashbya gassypira
Gluconobacter oxidans
Sub spesies
Suboxidans
Gluconobacter oxidans
Sub spesies
Suboxidans - Molase
- minyak
kedelai
- β-ionon
- Thianin
- glukosa
- kolagen
- minyak
kedelai
- glisin
- D-sorbitol
- 30%
rendaman
jagung
- glukosa
- CaCO3
- air
rendaman
jagung
72 jam
300C, aerob
6 hari
360C, aerob
45 jam
300C, aerob
33 jam
300C, aerob
Solven
Dipanaskan 1200C + reagen untuk pengendapan
Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium
Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium
1 gr/l
0,007 gr/l
4,25 gr/l
70 %
100 %

Biosintesa B12 dihasilkan oleh bermacam-macam bakteri dan Streptomyces. Produksi vitamin B12 menggunakan Propionibacterium.
Seperti dalam dan mikrobia lain seperti berikut ini :
Spesies
Medium
Aerasi Proses
Suhu
(0C) Waktu (jam) Produk
(mg/l)
Bacillus megaterium
Propionibacterium
freudenreichii
Propiobacterium shermanii
Bacillus coagulans
streptomyces oliveseae
Pseudomonans denitrifieans Malase, garam, mi-neral, karbon
Glukosa, cornsteep, hetain kobalt,
pH 7,5
Glukosa, cornsteep, kobalt, pH 7
Asam sitrat, tri etanolamin, kobalt, cornsteep
Glukosa, tepung
Kedelai, koblat, garam mineral.
Asam oksalat, betain, koblat, garam mineral Aerobik
Anaerobik (3 hari) + aerobik (2 hari)
Anaerobik (3 hari) + aerobik (2 hari)
Aerobik
Aerobik
Aerobik
30
30
28
55
28
-18
120
150
18
96
- 0-45
20
23
6,0
5,7
10

4. ENSIM
Produk metabolit yang bersifat primer dan sekunder adalah ensim. Ensim dihasilkan oleh mikrobia dalam industri fermentasi berupa exoensim dan endoensim. Ensim dapat digunakan sebagai komponen pengempuk daging, komponen pembuatan detergen, untuk kebersihan, pembuatn sirup, dan sebagainya.
1. Komposisi media untuk produksi ensim
Kebanyakan ensim mikrobia bersifat hidrolase yaitu ensim indusibel, ensim diproduksi bila diinduksi. Misal ensim β-glactosidase diproduksi dalam media yang mengandung laktosa.
Metoda untuk memperoleh ensim dalam jumlah besar perlu ditambahkan kedalam medium inducer dengan konsentrasi rendah (contoh 0,05 % selobiosa). Pengaruh bermacam-macam inducer terhadap penghasilan ensim sebagai berikut :

Ensim Jenis jamur Benang
Inducer Produ (international unit)
Selulase
Dextranase
Invertase Trichoderma viride
Penicellium funiculosum
Aureobasidium pullulans Selulose
Selobiose
Selobiose diplamitat
Dekstran
Isomaltosa
Isomaltosa dipalmiat
Sukrosa
Sukrosa monopalmiat 22,5
0,2
4,8
1080
2
1098
1,3
108

2. Ensim mikrobia dan kegunaannya
a. Amilase
Strain Bacillus dan Aspergillus menghasilkan beberapa ensim yaitu
1. α-amilase mengkatalisa hidrolisis ikatan α-1,49 glukosidik, berfungsi memecah pati menjadi dextrin dan maltosa
2. Amyloglikosidase yang langsung menghasilkan glukosa dari pati.
3. maltase menghidrolisa maltosa menjadi glukosa.
Amilase yang dihasilkan oleh Aspergillus niger dan A. oryzae digunakan untuk hidrolisa pati menjadi gula
b. Protease
Protease dihasilkan oleh Bacillus subtilis dan Bacillus licheniformis atau A. niger, A. oryzae.
Protease alkalin toleransi pada pH basa dan aktif dalam adanya sodium perborate, sodium aripoyphosphate dan sodium alkylbenzen sulphonat. Prolease alkalin dihasilkan oleh Bacillus dan Streptomyces.

Latihan soal pokok bahasan VII
1. Sebutkan senyawa metabolit primer sebanyak 5 macam dan mikrobia penghasilnya
2. Bedakan antara pembuatan asam cuka metoda cepat dan lambat
3. Jelaskan perbedaan antara Redwizcl dan White Wine
4. Apakah kegunaan penambahan S02 pada ekstrak buah sebagai bahan dasar fermentasi anggur.
5. Mengapa dalam memproduksi enzim tertentu ditambah dengan inducer ?


Pokok Bahasan VIII
FERMENTASI METABOLIT SEKUNDER
Deskripsi singkat
Mikrobia mampu mensintesa senyawa metabolit sekunder pada fase pertumbuhan stationer. Senyawametabolit sekunder digunakan sebagai nutrien darurat untuk mempertahankan hidupnya. Metabolit sekunder itu tergolong dalam antibiotik biopestisida, mikotoksin dan pigmen, alkaloid serta ensim.
Antibiotik yang dihasilkan oleh fungi meliputi griscofulvin, penisilin, cephalosporin, dan asam fusidat dan lain sebagainya. Bakteri juga mampu menghasilkan cyclokeximide, amphoserin, pimaricin, streptomisin, tetrasiklin, khloramfenicol, movabiosin, erithromisin, polimisin dan nisin, Aktinomisetes juga hampir setiap tahunnya menghasilkan 50-100 antibiotik contoh Streptomycesgriseus menghasilkan 40 macam antibiotik yang berbeda.
Biopestisida merupakan senyawa yang dihasilkan oleh mikrobia berdaya insektisida sebagai contoh Bacillus thuringiensis bersifat patogen terhadap larva lepidoptera, Bacillus popilliae patogen terhadap larva lebah. Alkaloid merupakan senyawa yang diproduksi oleh mikrobia dan senyawa ini dapat berperanan sebagai herbisida contohnya Cloviceps purpurea dan C pospali untuk membunuh rumput Pospalum.
Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan tentang fermentasi antibiotik, seperti penisilin dan biopestisida.

A. Penisilin
Pada abad 19 telah diketemukan mikrobia penghambat pertumbuhan mikrobia lain, karena menghasilkan senyawa toksin. Penemuan tersebut disebut pinisilin yang berperanan sebagai antibiotik.
Banyak antibiotik yang dapat digunakan dalam bidang pengobatan yaitu :
־ Senyawa antifungal dan antibacterial yang dihasilkan oleh mikrobia
Jenis mikrobia yang dihambat Senyawa sntibiotik dari
Fungi
Bakteria Griseofulvin
Penisilin
Cephalosporin
Asam fusidat Cycloheximide
Amphosetrim
Pimarcin
Streptomisin
Tetrasiklin
Khloramfenicol
Novobiosin
Erythromisin
Polimysin
Nisin

Alexander Flemming secara kebetulan menentukan Penicellium notatum tumbuh pada kultur Staphylococcus yang menyebabkan terbentuk zone jernih disekitar Penicellium, karena kedua mikrobia tersebut saling bersifat antagonisme. Kemudian setelah senyawa diisolasi ternyata antibiotik penisilin.Florey tahun 1940 menemukan P. chrysogenium penghasil penisilin bersifat lebih efektif daya hambatnya dan tidak toksis terhadap jaringan manusia.
Industri pinisilin terus mengembangkannya dengan cara : meneliti strain baru dari alam, melakukan seleksi, meningkatkan sifat kultur melalui mutasi, optimalisasi media dan kondisi produksi.

Skema pengembangan strain sebagai berikut :
Isolasi dari melon
Isolat P. chrysogenum
Mutasi
Mutan
Produksi
Penisilin
Pengujian dengan Staphylococcus aureus ( 1 unit/ml )
Isolasi penisilin
Purifikasi
Kristalisasi
(1 unit = 0,5988 gr / sodium benzyl penisilin
Produksi Penisilin melalui dua cara
1. kultur tenggelam
2. kultur permukaan
Dalam produksi penisilin perlu Penicellium ditumbuhkan untuk membentuk spora, spora tersebut sebagai inokulum.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan selama fermentasi penisilin adalah :
1. Bahan dasar terdiri dari :
a. Sumber karbon (6 %), laktosa, pati jagung dan dextrin jagung.
b. Sumber nitrogen : sodium nitrat, ammonium sulfat, ammonium asetat, ammonium laktat, corn steep liquor.
c. Sumber mineral : magnesium sulfat (MgSO4 7H2O)
d. Prekursor : asam phenylacetat.
2. Kondisi fermentasi
Suhu 240 C, pH : 5-7,5, aerasi 400 cu/menit, antifolam tributyl citrat, 3 % octadecanol.
B. Biopestisida
Kebanyakan antibiotik dengan konsentrasi antara (55-200 ppm) berdaya insektisidal. Kemudian novobioci dan cycloheximide (actidione) mempunyai spektrum lebih luas terhadap insekta lain, tetapi apakah bersifat menghancurkan atau kontak saja. Di Jepang telah banyak dilakukan seleksi dan akhirnya menemukan metabolit sekunder baru mempunyai daya insektisida. Insektisida tersebut dihasilkan oleh Streptomyces
Insektisida yang dihasilkan mikrobia
Jenis mikrobia Produk Toksisitas terhadap
manusia
Streptomyces factum
Streptomyces mabaraence
Metarrhizium anisapliae
Aspergillus ochraccus
Aspergillus versicolor Pactomycin
Piericidins A dan B
Dextrixin A dan B
Aspachchracin
Versimide Tinggi
Tinggi
Tinggi
Rendah
-

Dari fungi tingkat tinggi di jepang digunakan untuk pengendalian lalat, yaitu asam tricolomat yang dihasilkan oleh Tricholoma muscarium dan asam ibotenat dari Amania muscaria
Bakteri yang berperanan sebagai pengendali hama adalah :
1. Bacillus thuringiensis : sporanya bersifat patogen terhadap larva Lipidoptera
2. Bacillus popilliae : sporanya bersifat patogen terhadap lebah (Popillia japanica).
Nematoda berperanan sebagai vektor serangga patogen, kadang digunakan untuk pengendalian hama , contohnya simbiose antara Achromobacter nematophilus dan Neoplectana carpocapsae
Pestisica dari fungi
Fungi menginfeksi integumen hospes. Spesien fungi yang paling baik yaitu Beauveria bassiana mematikan penyakit pada ulat sutera (Bombyx mori). Jamur Metarrhizium anisolphae.

Latihan soal Pokok Bahasan VIII
1. Jelaskan cara isolasi mikrobia penghasil antibiotik ?
2. Apakah perbedaan antara bakterisida dan bakteriosfatik ?
3. Jelaskan mengapa dalam produksi penisilin perlu ditambah ekstrak / rendaman
jagung ?
4. Apakah fungsi metabolit sekunder beri contoh 5 (lima) macam metabolit
sekunder ?
5. Apakah yang dimaksud dengan…
a. insektisida
b. metabolit sekunder
c. prekursor


Pokok Bahasan IX
BIOKONVERSI STEROID
Deskripsi singkat
Sterol dan steroid telah lama menjadi perhatian oleh ahli biokimia. Pada tahun 1920 ahli estrogenik dan androgenik untuk memenuhi kebutuhan steroid diperoleh dengan ekstraksi bahan alami misalnya korteks adrenal hewan. Senyawa steroid tersebut berupa cortico steroid.
Kemudian coktison berhasil disintesa secara kimiawi yang berguna untuk obat rematoid arthritis dan rematik akut. Selanjutnya pada tahun 1952 Rhizopus nigricans berperanan dalam mengubah progresteron menjadi …… - hidroksiproges rion yang bersifat baik dan diproduksi secara komersil.
Pada tahun 1970 reaksi 11 origenan oleh fungi 16x hidroksilasi oleh Streptomyces dehidrogenasi oleh Arthrobacter Samplex mycobacteria, nocardia dan kebanyakan fungi dilakukan di dalam industri.
Namun demikian banyak kendala yang timbul dalam produksi steroid melalui proses fermentasi, misalnya biaya operasional lebih mahal dibandingkan melalui reaksi kimiawi. Sehingga dalam prakteknya di pabrik, biotransformasi/biokonversi steroid digunakan untuk menggantikan sebagian reaksi secara kimiawi.
Struktur steroid kebanyakan mempunyai gugus methil pada atom karbon nomer 13 dan 10 (C-10 dan C-19). Steroid dapat dianalisa secara paper chromatography (PC) , khromatography lapis tipis (TLC) dan vapor-phase chromatography (VPC). Ekstraksi produk steroid menggunakan methylene chloride dan bermacam-macam solven non polar yaitu ethyl ecetat, amyl acetat, ethelene chlorida, chloroform hasil ekstraksi steroid lalu dianalisa menggunakan cara hromatography.
Penemuan penting dibidang mikrobiologi industri adalah mikrobia yang mampu melakukan aktivitas biokimia. Contoh spora Penicellium roqueforii mampu merubah asam kapilat (asam oktanoat ) menjadi 2 heptanone.
1. Definisi dan peranan steroid
Steroid adalah senyawa mempunyai kerangka perhydro 1,2-cyclo-pentano-phenanthene. Knight memperoleh 11-α-hydroxyl derivat progesteron menggunakan Aspergillus chraceus. :
Pembntukan 11-α-hydroxyl dari progesteron steroid yang dibentuk oleh mikrobia yaitu ergosterol, diosgenin pada tumbuhan, kholesterol terdapat pada hewan, kortisosteroid, hormon sex. Steroid penting sebagai agensia therapeutik, dihasilkan selama regulasi metabolisme
Steroid corteson berguna untuk penyakit rheumatoid arthritis dan rheumatic akut. Progestin dan estrogen untuk agensia mengurangi kesuburan (antifertility). Steroid juga berperanan sebagai agensia therapeutic bagi manusia dan hewan misalnya estrogen, progestin dan androgen
2. Struktur steroid
Kebanyakan steroid mempunyai gugus methyl pada rantai karbon nomer 13 dan 10 (C-18 dan C 19). Bentuk dasar steroid (trans, anti, trans, anti , trans) tergantung pada ikatan cincin karbon nomor 4 dari rantaian karbon dalam Chair Shape. Contoh bentuk dasar steroid adalah sebagai berikut Pada garis tebal yang di beri nomor 18 dan 19 dapatberikatan dengan gugus me-tyl 17 B konfigurasi
Adapun nama beberapa steroid baik nama perdagangan dan nama kimia dapat ditunjukkan dalam tabel dibawah ini
Nama perdagangan Nama kimia
- Androstenedione
- Testosterone
- Progesteron
- Predmisone A-1 E
- Predmisolone - Androst-yene-3,17 dione
- 17B-Hydroryandrost-4-en-3 ane
- Prcgn-4-enc-3,2 adio nc
- 17 X-21-dihydroxy-prequa-1,4-diene-3, 11,20 trione
- 11 B,

Ekstraksi steroid dari miselium jamur benang atau semua steroid menggunakan aseton. Sesudah steroid diekstraksi, akan mendapatkan hasil berwarna kecoklatan, lalu didecolorasi dengan karbon dan kristalisasi dari solven aseton – metanol atau methelene chloride. Banyak solven yang dapat digunakan untuk ekstraksi steroid yaitu ethyl asetat, amyl asetat, ethy-lene chlorida, chloroform.
3. Metoda analisis steroid
Steroid hasil fermentasi lebih cocok dianalisis secara khromatografi kertas (Paper chromatography), sedang THIN LAYAR chromatography) sering digunakan untuk penelitian, tetapi untuk kebanyakan penelitian yang spesifik analisis steroid memakai cara Vapor. Phase chromatography (VPC) karena sangat sensitiv untuk identifikasi steroid menggunakan resonansi nuclear magnetic, dan spektrofotometri masa.
Setelah steroid dianalisis secara khromatografi maka noda dideteksi menggunakan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 243 nm dan 268 nm
4.Tipe biokonversi steroid
Biokonversi steroid yang digunakan dalam industri ada dua macam :
a. hidroksilasi ada 4 macam :
11-α-hydroksilasi, 11-β-hydroksilasi, 16-α-hydroksilasi,21-hydroksilasi
b. Dehidrogenasi
11-α-hydroksilasi
11-α-hydroksi progesteron diperoleh dari progesteron yang dihasilkan oleh Aspergillus ochroceus, 11-α-hydroksi progesteron merupakan hasil antara pembuatan cortison.
11-β-hydroksilasi
Steroid hidrokartison (cortisol) langsung oleh Curvularia lunata atau ensim hewan mammalia
16-α-hydroksilasi
Hidroksilasi ini dilakukan oleh Streptomyces. Reaksi ini menjadi penting karena mampu membentuk 16 hidroksi 9α-fluoroprednison yang sangat cocok untuk obat anti inflammantory.
21-hydroksilasi
Reaksi ini sangat mudah terutama dilakukan oleh Aspergillus niger dan Opphiobolus herpotricus untuk transformasi progesteron menjadi deoxycortison
Dehidrogenasi
Arthrobacter simplex dapat melakukan sintesa prednisolon dari cortison.
5. Metoda Biokonversi steroid
Spora dari fungi atau aktinomesetes sangat esensial untuk biokonversi. Spora diproduksi pada permukaan media atau sekam yang direndam air.
Aktivitas air dan kelembaban relatif sangat menentukan sporulasi :
Pengaruh aktivitas air (aw) pada produksi spora fungi (produksi sebesar 1011 konidia/erlenmeyer
Ml air/ erlenmeyer Aspergillus ochroceus NRRL 405 A. niger

ATCC9142 Mucor gricocyanus ATCC1207 A Penicellium chrysogemus WIS 53-414
40
60
80
100
120
140
160 <1
3,2
3,8
3,0
+
-
- +
2,1
2,0
+
-
-
- -
-
-
-
6,3
4,5
- +
1,8
2,0
1,0
+
-
-

Media : 200 gr gandum, sterilisasi 1 jam suhu 1210 C, inkubasi 280 C selama 7 hari untuk A ochroceus, untuk fungi suhu inkubasi 250 C selama 14 hari. Kelembaban relatif 50 – 6 %.
Setelah memperoleh spora banyak lalu diunduh, atau disimpan dalam refrigerator pada suhu -200 C. Spora lalu digunakan dengan dimasukkan ke dalam larutan buffer phosphat, asetat atau sitrat. Kemudian sitrat ditambahkan, lalu dilarutkan kedalam 0,01 % Tween 80, pada akhirnya terjadi biokonversi. Biokonversi kadang-kadang terjadi bila tersedia gula dengan konsentrasi 0,2 – 0,4 % glukosa dengan spora A. ochraceus atau Mucor griseocyanus
Latihan soal Pokok Bahasan IX
1. Mengapa steroid penting sebagai agensia therapeutik?
2.Jelaskan biokonversi steroid melalui reaksi hidroksilasi ? Beri contoh
3.Jelaskan perbedaan antara biokonversi steroid melalui reaksi hidroksilasi
dan hidrogenasi
4.Sebutkan 3 macam steroid dan mikrobia penghasilnya
5. Apakah fungsi steroid bagi manusia
.
Pokok Bahasan X
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL
Deskripsi singkat
Di negara yang sedang berkembang anak-anak kekurangan protein. Untuk mengatasi hal ini Protein advisary Group bersama-sama WHO (World Health Organization) perlu memenuhi kekurangan makanan pada umumnya, khususnya protein. Maka mikrobia digunakan untuk produksi makanan bagi manusia telah dilakukan seperti roti, keju, yogurt, kecap dan lain sebagainya
Sumberprotein yang berasal dari mikrobia uniseluler dan multiseluler telah diproduksi sejak perang dunia pertama. Kualitas suatu protein ditentukan oleh kandungan asam amino. Kandungan asam amino protein sel tunggal perlu diketahui mengingat sangat berhubungan dengan fungsi protein sel tunggal sebagai makanan tambahan dan sumber protein utama.
Nutrien Protein Sel Tunggal (PST) harus memenuhi kebutuhan gizi baik untuk manusia dan hewan. Kandungan asam nukleat Protein Sel Tunggal tidak boleh lebih dari 8,5% karena bila manusia kelebihan asam nukleat akan mengakibatkan timbulnya gangguan pencernaan, ginjal, gangguan kulit dengan terakumulasinya senyawa karsinogenik. Asam nukleat pada protein sel tunggal dapat diturunkan dengan cara diekstraksi menggunakan 10% sodium clorida, dengan pH 9,5 dan panas untuk menurunkan sampai konsentrasi 2 %. Kualitas protein dapat dibedakan berdasarkan uji layak yaitu PER (Protein Efficiency Ratio (PER) dan BV (Biological Value) serta protein digestivility)
Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan tentang macam substrat, jenis mikrobia untuk PST, faktor-faktor yang mempengaruhi produksi PST, toksisistas, nilai nutrisi dan penurunan asam nukleat PST.
A. Mikrobia sebagai makanan
1. Pemanfaatan mikrobia untuk produksi makanan bagi manusia telah lama dilakukan. Contoh : Roti, keju, yogurt, kecap, minuman beralkohol.
2. Mikrobia lebih menguntungkan bila dikembangkan sebagai sumber protein atau sebagai protein sel tunggal karena :
a. Kecepatan pertumbuhan lebih cepat dibandingkan hewan dan tumbuhan
b. Pemeliharaannya tidak tergantung musim, lahan, pengairan dan sebagainya.
Kelemahan protein sel tunggal adalah kandungan asam nukleat tinggi, padahal manusia bila mengkonsumsi protein sel tunggal berlebihan, maka asam nukleat akan terakumulasi sehingga menimbulkan gangguan pencernaan, ginjal, kulit.

B. Substrat dan mikrobia untuk PST
Substrat untuk produksi PST dapat menggunakan limbah industri, limbah pertanian baik bentuk padat dan cair. Limbah cair meliputi melase, cairan whey susu, sulfite liquor. Limbah pertanian berbentuk padat misalnya limbah pabrik tahu, limbah pertanian yang mengandung selubiosa, gula.
CO2 dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi algae dan hidrogen bakteri. Bakteri dan fungi tertentu (Graphium, Trichoderma) dapat menggunakan methan dan methanol. Pati dari hasil sisa pembuatan kertas dapat ditumbuhi Endomycopsis fibuliger dan Candida utilis dapat menghasilkan amilase.
Hdrokarbon digunakan sebagai substrat produksi PST oleh kebanyakan khamir dan fungi (Tabel)
Genera khamir yang mampu menggunakan hidrokarbon alifatik untuk pertumbuhan
n-alkana (parafin) 1-alkena (olefin)
Candida, Mycotorula, Torulopsis,
Cryptococcus, Pichia, Trichosporon,
Endomycopsis, Rhodotorula,
Saccharomyces, Hasenula Candida, Debaryomyces,
Hasenula, Rhodotorula
Genera fungi felamentos yang mampu menggunakan hidrokarbon alifatik untuk pertumbuhan
n-alkana (parafin) 1-alkena (olefin)
Abisida
Acremonium
Aspergillus
Botrytis
Cephalosporium
Chaetomium
Chloridium
Cladosporium
Colletotricum
Cunninghamella
Dematium
Epicoccum
Fusarium Gliocladum
Graphium
Hellicostylum
Helminthosporium
Monilia
Mucor
Oidiodendron
Paecilomyces
Penicellium
Rhizopus
Scolecobasium
Spicaria
Syncephalastrum
Trichoderma Aspergillus
Cephalosporium
Cunninghamella
Fusarium
Helminthosporium
Spicaria
C. Kondisi Kultur
Garam ammonium atau nitrat biasanya digunakan untuk mempelajari kebutuhan sumber nitrogen oleh mikrobia. Kemudian pH medium untuk pertumbuhan khamir perlu diatur asam (4,5-5,5), untuk bakteri membutuhkan pH netral (6,0-9,5), sedang untuk bakteri hijau biru, Spirulina maxima memerlukan pH basa (9-11).
Temperatur optimum untuk pertumbuhan mikrobia bervariasi, ada yang tumbuh baik pada suhu antara 28- 400 C.
Produksi khamir pada media minyak gas dipreparasi dalam kondisi tidak steril, demikian juga algae yang ditumbuhkan di dalam danau terbuka, selalu terjadi kontaminasi bakteri dan protozoa.
Apabila produksi protein sel tunggal menggunakan substrat hidrokarbon akan timbul banyak masalah karena kemungkinan bersifat karsinogenik. Problemnya antara lain solubilitas hidrokarbon rendah.
Sollubilitas n alkana dalam air pada temperatur 250C.
Alkana Konsentrai larutan tidak jenuh (molar)
Heksana
Oktana
Dekana
Dodekana
Tetradekana 1,1 x 10-4
5,8 x 10-6
3,3 x 10-7
1,7 x 10 x –8
9,8 x 10-10

Faktor yang perlu diperhatikan didalam penggunaan fermentor yaitu :
a. Media c. Perumbuhan sel
b. Kelarutan hidrokarbon d. Gas untuk aerasi

Apabila hidrokarbon tidak mengandung o2 padahal sangat diperlukan untuk aerasi yaitu untuk bakteri sebesar 25 % sedang khamir 30 %. Penggunaan O2 untuk fermentasi hidrokarbon sebesar 2,5 – 3,5 % kali, tetapi bila hidrokarbon dalam bentuk metan sampai 4 – 5 kali, bila dibandingkan dengan substrat glukosa. Evolusi panas biasanya diperlukan lebih banyak (Tabel)
Pengaruh substrat dan produk sel terhadap kebutuhan oksigen dan pembebasan panas

Mikrobia
Substrat Poduk
Sel
(gr/l) Kebutuhan oksigen
Gr/100 gr sel Pembebasan panas
Kcal/100 gr sel Kj/100 gr sel
Khamir
Khamir
Bakteri KH
n-alkana
n-alkana 0,5
1,0
1,0 67
197
172 30
799
780 1591
3345
3266

Susunan kimia sel yang dipanen dipengaruhi oleh sifat medium dan kondisi kultur lainnya, misalnya perbandingan protein dan lemak dipengaruhi oleh perbandingan antar karbon dan nitrogen (C : N) dalam suatu medium. Apabila kandungan nitrogen mendium rendah maka pertumbuhan tebatas, tetapi lemak terakumulasi di dalam sel. Sebagai contoh kandungan lemak pada media yang mengandung nitrogen terbatas Rhodoturula mempunyai 60 % lemak, Mocordia 70 %, Chlorella 80 %.
D. Nilai nutrisi protein sel tungal.
Komposisi mikrobia yang berguna sebagai sumber makanan terdiri dari 10 – 15 % purin atau base pirimidin (Tabel)
Komposisi sel mikrobia (%) berat kering
Fungsi filamentous Algae Khamir Bakteri
Nitrogen
Lemak
Abu
Asam nukleat 5 – 8
2 – 8
9 – 14
- 7,5 – 10
7,0 – 20
8,0 – 10
3,0 – 8 7,5 – 8,5
2,0 – 6,0
5,0 – 9,5
6,0 – 12 11,5 – 2,5
1,5 – 3
3,0 – 7
8,0 – 16

Kandungan asam amino mikrobia sebesar 70 – 80 % dari seluruh N sel mikrobia. Mikrobia dapat bersintesa asam amino essensial yang sangat berguna untuk pertumbuhan dan sumber nutrisi bagi manusia.
Asam amino essensial dari bermacam-macam mikroorganisme bila dibandingkan dengan gandum dan albumen telur dapat diamati pada tabel di bawah ini .
Kandungan asam amino essensial dari jagung, albumin telur dan makanan dari mikrobia (gr/16 gr N)
Asam amino
Jagung Albumin telur Makanan dari mikrobia
1 2 3 4 5 6
Lisin
Threonin
Sitein
Methionin
Tryptophan
Isoleucine 2,8
2,9
2,5
1,5
1,1
3,3 6,5
5,1
2,4
3,2
1,6
6,7 4,6
4,6
0,4
1,4
1,4
6,0 7,7
4,8
-1,7
1,0
1,6 7,8
5,4
0,9
1,6
1,3
5,3 5,3
4,5
0,3
1,8
-3,9 8,6
4,5
-2,7
1,1
4,6 3,9
-
-1,0
1,25
3,2

Keterangan :
1. Spirulina maximum 5. Alcaligenes europhus
2. Saccharomyces cereviceae 6. Penicellium notatum
3. Candida lipolytica
4. Pseudomonas methanol

Kandungan vitamin yang berasal dari mikrobia (mg/100 berat kering)
Vitamin Morchella hortensis Candida utilis S.cerevisiae Methylomonas methanica
Thiamin
Riboflavin
Niacin
Piridoksin
As.Pantotenat 1
Kholin
As. Folat
Inositol
Biotin
Vitamin B12
As. P amino
Benzoat 0,54
1,31
12,40
2,62
2,60
4,61
1,09
1,78
0,015
0
- 0,53
4,50
41,73
3,34
3,72
-
2,15
-
0,23
0
1,7 5,0 – 36
3,6 – 4,2
32,0 – 100
2,5 – 100
10,0
-
1,5 – 8
-
0,5 – 1,8
0
0,9 – 10 1,81
4,82
15,90
14,30
2,42
968,00
-
-
-
0,96
-

Konsumsi asam nukleat sebesar 2 gram/hari merupakan batas aman, mengingat bagi orang yang diberi asam nukleat dengan dosin aman setelah dilakukan uji klinis dan dibandingkan dengan penderita kencing batu, kandungan asam urat lebih besar dari pasien.
Hubungan konsumsi asam nukleat dengan asam urat dalam serum dan air kencing As. Nukleat Serum (mg/100 ml) Kandungan asam urat air kencing (mg/hari)
0
2
4
8
0
2,9
5,8
8,7 4,9
6,0
7,7
9,4
4,5
7,9
8,8
9,4 375
667
933
1.393
510
1.190
1.850
1.871

Catatan: Kandungan normal asam urat dalam serum darah: 2-6 mg/100 ml
air kencing : 300-700 /mgr hari
Kebanyakan hewan mempunyai ensim urikase yang mampu memecah asam urat menjadi alantoin yang mempunyai kelarutan lebih besar, sehingga mudah diekskresikan bersama urine. Hewan penghasil ensim urikase selain anjing, burung dan mammalia yang tidak termasuk primata. Tetapi babi tidak mampu mengakomodasi basa purin yaitu guanin sehingga babi mudah terkena penyakit ginjal.
Pemecahan purin menjadi urea dan produk akhir sebagai ammonia. Pemecahan basa purin :+ H2O
1. Adenin hypoxanthin + NH3adenase + H2O
2. Guanin xanthin + NH3guanase + ½ O2+ H2O
3. Allantoin asam uraturikase + ½ O2

Penurunan kadar asam nukleat dalam protein sel tunggal Kandungan asam nukleat dalam protein sel tunggal yang terlalu tinggi akan menimbulkan hambatan nutrisi secara langsung pada, manusia usaha untuk mengurangi kadar asam nukleat menggunakan beberapa cara antara lain : heat shock incubation lalu berkembang menjadi heat shock Bovin Pancreatic ribonuclease, pengendapan menggunakan asam, dan hidrolisa pakai asam dan basa.
Cara penurunan kandungan asam nukleat
Asam nukleat sangat mudah larut dalam larutan basa encer lebih mudah larut dalam air panas tapi sukar larut dalam air dingin, dan tidak larut dalam alkohol.
Pemecahan asam nukleat dilakukan dengan secara kimiawi maupun secara ensimatis, cara pengendapan menggunakan zat kimia atau dengan sentrifugasi.

Latihan soal pokok bahasan X
1. Sebutkan tiga macam spesies mikrobia yang dapat dipakai sebagai sumber
protein sel tunggal (PST)?
2. Mengapa protein sel tunggal tidak boleh mengandung asam nukleat lebih dari
standard?
3. Jelaskan salah satu cara penurunan asam nukleat PST?
4. Apakah perbedaan antara Protein efficiency Ratio (PER) dan Protein
Digestibility (PD)
5. Apakah yang dimaksud dengan :
a. Biological value
b. Microbial food
c. Heat Shocking incubation


Pokok Bahasan XI
PENANGANAN LIMBAH INDUSTRI
Deskripsi singkat
Setiap proses industri yang menghasilkan produk dan limbah baik dalam bentuk padat dan cair. Limbah pabrik dapat berupa senyawa organik dan anor- ganik. Limbah ini bila tanpa diolah terlebih dulu, lalu begitu saja dibuang ke lingkungan akan mengakibatkan terjadi pencemaran. Biasanya industri fermen- tasi tidak mengandung material toksik, tetapi limbah tersebut banyak mengan- dung senyawa organik yang mudah didegradasi oleh mikrobia. Sehingga kan-
dungan oksigen terlarut dalam limbah akan menghambat pertumbuhan organis- me didalam lingkungan . Maka limbah industri sebelum dibuang ke lingkungan perlu diolah terlebih dahulu baik secara fisik, kimia dan secara hayati mengguna kan mikrobia.
Penangan limbah secara fisik yaitu dengan menyisihkan limbah padat secara fisik dari bagian cairan. Kalau secara kimiawi partikel diendapkan atau dikonjugasi /flokulasi menggunakan ferrous atau ferisulfat, almunium sulfat atau calcium hidroksida sebagai koagulan. Penanganan limbah secara hayati, dapat menggunakan cara aerob dan anaerob oleh kumpulan mikrobia yang disebut lumpur aktif atau activity sludge. Parameter kimiawi fisik yang digunakan sebagai indikator & kualitas air meliputi : kekeruhan, bahan padat terlarut, BOD, COD, suhu, pH, warna aroma, detergen senyawa radioaktif dan lain sebagainya. Parameter mikrobiologis meliputi kandungan E coli, streptocou-cus dari mikrobia pathogen

Tujuan instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan sifat fisik dan kimia limbah, cara penanganan limbah secara aerob dan anaerob oleh lumpur aktif
1. Pendahuluan
Di dalam industri fermentasi, melalui suatu proses bahan mentah dikonversikan menjadi berbagai macam produk dan sejumlah limbah yang bermacam-macam tergantung proses yang digunakan.
2. Faktor-faktor yang perlu diamati selama survey buangan pabrik
a. Kecepatan alir limbah setiap hari
b. Kekeruhan, warna
c. Padatan tersuspensi
d. Oksigen terlarut, BOD dan COD
e. pH dan suhu
f. Kandungan toksik logam, CL-, sulfida, sianida, fenol dan deterjen
g. Bau dan rasa
h. Radioaktivitas

Kadar oksigen terlarut
• Esensial untuk pertumbuhan beberapa jasad renik
• Konsentrasi oksigen terlarut: 4 mg/dm-3 atau 90 % konsentrasi jenuh pada suhu dan salinitasn ambien.
• Dipengaruhi oleh partikel-partikel bahan organik terlarut
• Metoda pengukuran yang sering digunakan untuk oksigen terlarut :
Keperluan oksigen biokimia (BOD): ukuran kuantitas oksigen yang
diperlukan untuk oksidasi bahan organik di dalam air, oleh mikrobia . .yang terkandung di dalamnya pada inteval waktu dan suhu tertentu.
־ Kadar oksigen effluen ditentukan dengan memasukkan limbah atau larutan limbah ke dalam botol berwarna gelap, sebelum dan setelah diinkubasi pada suhu 200 C selama 5 hari.
־ Penurunan oksigen dapat dihitung dengan satuan O2 yang dikonsumsi per dm3 sampel.
־ Pengukuran ini digunakan hanya untuk menentukan bahan yang dapat didegradasi.
־ Pada umumnya BOD diukur setelah 5 hari inkubasi.
b. Keperluan oksigen kimia (COD)
־ Uji dilakukan dengan memperlakukan sampel dengan sejumlah larutan Potasium dikromat asam yang mendidih selama 2,5 sampai 4 jam, kemudian sisa dikromat dititrasi dengan ferro sulfat atau fero-ammonium sulfat.
־ Bahan organik teroksidasi sebanding dengan potasium dikromat yang digunakan.
־ Metode ini digunakan untuk mengukur semua kandungan bahan organik yang mudah dan sukar terdegradasi, baik yang rekalsiran maupun yang bersifat toksik.
־ Perbandingan BOD : COD yang ideal untuk buangan antara 0,2-0,5 : 1
־ Beberapa buangan industri yang komposisinya bervariasi mempunyai rasio BOD : COD bervariasi pula,
• Strategi untuk pengolahan limbah industri
־ Perlu survey ke pabrik-pabrik khususnya untuk pelaksanaan program penanganan limbah yang ekonomis.
־ Mengindentifikasi sumber-sumber air yang tak terkontaminasi dan yang terkontaminasi yang kemungkinan digunakan kembali.
־ Limbah yang pekat agar disendirikan untuk diolah untuk menghasilkan bahan yang lebih berguna. Penanganan limbah pekat lebih ekonomis bila dibandingkan dengan effluent yang lebih encer.
־ Effluent yang lebih encer memerlukan pompa dan penampung untuk mengendapkan bahan yang terkandung di dalamnya.
• Uji laboratoris untuk menentukan sistem yang akan digunakan
־ Beberpa persyaratan: parameter-parameter yang telah disebut
־ Mencari teknik untuk :
 Menurunkan kadar garam
 Mengkoagulasi partikel tesuspensi dan koloid dan memecah emulsi
• Beberpa strategi untuk menanggulangi limbah atau menangani limbah adalah : (3R) Reduced, Re-used dan Re-cycled.
־ Reduced : mengurangi seminim mungkin tebentuknya limbah dengan memperbaiki proses pengolahan.
־ Re-used : memanfaatkan limbah untuk bahan bakar selama prosesing. Pada umumnya dikaitkan dengan sumber air untuk pemanfaatannya.
־ Re-cycling : mengolah kembali sebagai bahan dasar prosessing. Khususnya untuk limbah-limbah industri yang masih mengandung sejumlah bahan yang dapat dimanfaatkan sebagai makanan, pakan ternak, pembenah tanah dan bahan bakar.
• Daya buangan industri
- BOD : 40.000 – 70.000 mg/l-1 untuk limbah yang mengandung miselium jamur
- BOD buangan industri alkohol : 10.000 – 25.000 mg/l-1
• Penanganan dan pembuangan limbah
1. Effluen dibuang ke sungai atau laut tanpa perlakuan terlebih dahulu
2. Effluen dibuang ke tanah, lagoon, dimasukkan ke sumur.
3. Sebagian effluen dibuang langsung tanpa perlakuan dan sebagian diperlakukan terlebih dahulu sebelum dibuang
4. Semua effluen dikirim ke penampungan limbah untuk diperlakukan
5. Semua effluen ditangani terlebih dahulu di industri itu sendiri.
• Proses penanganan limbah. Fermentasi limbah meliputi 3 proses
- Perlakuan secara fisik
- Perlakuan secara kimia
- Perlakuan secara biologi


Latihan soal pokok bahasan XI
1. Mengapa Escherichia asli digunakan sebagai indikator pencemaran ?
2. Jelaskan salah satu cara penanganan limbah secara anaerob?
3. Beri contoh penanganan limbah pada menggunakan mikrobia?
4. Jelaskan salah satu penanganan limbah menggunakan koagulan
5. Apakah yang dimaksud dengan
a. Lumpur aktif
b. Metanogenik
c. Biological oxigen Demand
d. Aklimasi