mikrobiologi 2

III. SIKLUS METABOLISMA Agar supaya mikroorganisma dimanipulasi agar memproduksi secara maksimal bahan yang secara ekonomis penting bagi manusia, tetapi dengan biaya rendah, adalah penting mengerti secara baik fisiologi dari organisma. Sel khamir akan membelah dan memproduksi CO2 dalam kondisi aerobik, jika diberikan larutan glukosa dan garam ammonium. Peningkatan jumlah sel dari pertumbuhan dan timbulnya CO2 adalah salah satu bukti dari banyaknya reaksi kimia yang terjadi di dalam sel. Sel khamir dalam mengabsorbsi glukosa harus memproduksi berbagai jenis protein yang akan membentuk enzim yang dibutuhkan dalam mengkatalis berbagai macam reaksi yang berhubungan dengan pembentukan protein, karbohidrat, lemak dan komponen lain dari sel seperti vitamin yag akan membentuk koenzim. Sejumlah enzim yang saling berangkai diproduksi saat glukosa dan amonium ditambahkan untuk diubah menjadi senyawa lain atau bahan metabolisme lainnya. Sejumlah reaksi kimia yang tercakup dalam pengubahan bahan kimia (atau metabolit) pada organisma menjadi produk akhir disebut dengan siklus metabolik. Ketika reaksi-rekas tersebut menuju pada pembentukan bahan yang lebih komplek disebut dengan anabolisma dan siklusnya disebut siklus anabolisma. Sedangkan jika reaksi-reaksi yang saling terkait mengarah pada terbentuknya senyawa yang lebih sederhana disebut dengan katabolisma. Senyawa-senyawa yang tercakup dalam siklus metabolik disebut intermediates (senyawa antara) dan produk akhir diketahui sebagai hasil. Reaksi-rekasi katabolik kebanyakan mempelajari glukosa. Empat siklus pemecahan glukosa menjadi asam piruvat (glikolisis) telah diketahui. Reaksi katabolik biasanya menghasilkan energi dalam bentuk ATP dan senyawa-senyawa berenergi tinggi lainnya yang akan digunakan dalam rekasi-reaksi biosintesa. Fungsi kedua dari rekasi katabolik adalah untuk menghasilkan rangka karbon untuk biosintesis. Reaksi anabolik mengarah pada pembentukan molekul yang berukuran besar yang diantaranya adalah komponen dari sel.

Meskipun anabolisma dan katabolisma merupakan dua fenomena yang berbeda, pada beberapa siklus memilik elemen-elemen bahan antara turunan dari katabolisma tetapi juga ada pada anabolisma yang disebut dengan bahan antara amphibolik. METABOLIT PRIMER DANS SEKUNDER PRODUK INDUSTRI MIKROBIAL Produk dari industri mikrobial dapat dibagi menjadi dua kategori, produk yang dihasilkan dari metabolisme primer dan lainnya yang berasal dari metabolisme sekunder. Perbedaan keduanya terkadang tidak jelas tetapi dengan pembedaan tersebut mempermudah membahas produk-produk industri mikrobial. Produk metabolit primer Metabolit primer adalah satu grup reaksi yang saling berhubungan dalam mikroorganisma yang berhubungan dengan pertumbuhan dan mempertahankan hidup. Metabolit primer secara mendasar sama pada diseluruh mahluk hidup yang berhubungan dengan pelepasan energi dan sitesis makromolekul penting seperti protein, asam nukleat, dan material sel lainnya. Ketika metabolisme promer berhenti, maka organisma tersebut mati. Produk dari metabolisme primer berhubungan dengan

pertumbuhan dan produksi maksimal yang terjadi pada fase logaritmik pada pertumbuhan dalam sistem kultur batch. Produk-produk katabolik meliputi alkohol, asam laktat, butanol sedangkan produk anabolik seperti asam amino, enzim dan asam nukleat. Protein sel tunggal dan khamir juga termasuk dalam kategori tersebut.

PRODUK METABOLIT SEKUNDER Berlawanan dengan metabolisme primer yang berhubungan dengan pertumbuhan dari sel dan kelangsungan hidup organisma, metabolisme sekunder, yang pertama kali diteliti pada tanaman tingkat tinggi memiliki karakteristik sebgai berikut : - Metabolisme sekunder tidak memiliki fungsi yang jelas pada organisma. Organisma akan terus hidup walaupun metabolisme sekunder diblok oeh bahan biokimia yang sesuai. - Metabolit sekunder diproduksi sebagai respon terhadap terbatasnya bahan makanan. Oleh karena itu diproduksi setelah fase pertumbuhan, pada akhir fase pertumbuhan logaritmik dan pada fase stasioner (pada sistem kultur batch). Produk ini dapat lebih mudah dikontrol pada kultur kontinu. - Metabolisme sekunder muncul hanya pada beberapa spesies tumbuhan dan mikroorganisme (pada kasus tertentu pada binatang). Oleh karena itu produk dari metabolit sekunder digunakan sebagai karakteristik dari suatu spesies. - Metabolit sekunder biasanya memiliki keanehan seperti struktur kimia yang tidak biasa dan beberapa berhubungan dengan metabolit yang dihasilkan oleh tipe strain asli (wild). Penelitian lanjut menunjukkan adanya keberadaan variasi alternatif siklus yang ada. - Kemampuan dalam memproduksi metabolit sekunder tertentu, terutama pada strain yang digunakan dalam industri, mudah hilang. Fenomena ini dikenal dengan degenerasi strain. - Kehilangan kemampuan dalam mensintesa metabolit sekunder terjadi terutama karena perlakuan penambahan pewarna acridin, terkena panas tinggi atau perlakuan lainnya yang menginduksi kehilangan plasmid. Produksi metabolit sekunder dipercayai dikontrol oleh plasmid (pada beberapa kasus) daripada disebabkan oleh kromosom organisma. Konfirmasi dari kemungkinan oelh plasmid dalam mengontrol metabolit sekunder terjadi pada kasus leupetin, dimana kehilangan kemampuan dalam menghasilkan metabolit akibat iradiasi dapat dikembalikan dengan cara mengkonyugasikannya dengan induknya. - Faktor-faktor yang menyebabkan metabolisme sekunder, penginduksi, juga menyebabkan terjadinya perubahan (morphogenesis) morfologi pada organisma. Induksi Metabolit Sekunder

Penginduksi mandiri termasuk butyrolactone (butanolides) dari actinomycetes. Nacylhomoserine lactone (HSL) dari bakteri gram negatif, oligopeptida dari bakteri gram positif dan B-faktor {3’-(1-butylphosphoryl) adenosine] dari firamycin yang diproduksi pada Amycolatopsis mediterrane. Dengan fungsi dalam pengembanngan, sporulasi, emisi cahaya, bahan anti virus, produksi antibiotic, pigmendan cianida, pengatir konyugasi plasma dan kompetensi dalam transformasi genetic. Satu hal yang terpenting pada fermentasi actinomicetes adalah efek menginduksi dari endogenous butyrolactone, misalnya factor A (2-S-isocapryloyl-3R-hydroxymethil-butyrolactone). Faktor A menginduksi baik morfologi maupun perbedaan kimia pada Streptomyces griseus dan Streptomyces bikiniensis, yang akan membawa pada pembentukan mycelia aerial, konidia, streptomycin synthases dan streptomycin. Konidia dapat terbentuk pada agar tanpa factor A, tetapi mycelia aerial tidak dapat. Spora-spora terbentuk pada caang-cabang yang secara morfologi mirip dengan hyfa tetapi mereka tidak muncul dari permukaan koloni. Pada S. griseus, factor A diproduksi pada saat akan memproduksi streptomycin dan menghilang sebelum streptomycin mencapai tingkat maksimum. Hal tersebut juga menginduksi paling tidak 10 protein pada tingkat trasncripsi. Salah satu diantaranya adalah 6-phosphotransferase, enzim yang berfungsi pada biosintesa streptomycin dan resistennya. Pada mutan yag mengalami defisiensi factor A, terjadi kegagalan pada seluruh transkripsi sreptomycin klaster gen. Banyk actinomycetes yang memproduksi factor A, atau turunan butyrolacton, yang berbeda pada panjang dari rantai samping. Pada strain-strain tersebut yang memproduksi antibiotic lainnya selain treptomycin, butyrolactone menginduksi pembentukan antibiotic-antibiotik tertentu sesuai dengan perbedaan morfologinya. Produk metabolic sekunder dari mikroorganisme besar manfaatnya pada manusia. Metabolit sekunder seperti antibiotic, pigmen, toksin, efektor dari hasil kompetisi ekologis dan simbiosis, feromon, enzim inhibitor, bahan immunomodulating, reseptor antagonis dan agonist, pestisida, bahan antitumor dan promoter pertumbuhan pada binatang, tumbuhan seperti giberellic acid, bahan antitumor, alkaloid seperti ergometrin, berbagai macam obat-obatan, racun dan bahn bermanfaat untuk pertumbuhan tanaman seperti giberellic acid (pada table …). Produk tersebut memiliki manfaat yang banyak bagi kesehatan, nutrisi dan ekonomi bagi manusia. Produk-produk tersebut terkadang memiliki struktur yang tidak biasa, dan pembentukannya tergantung pada bahan nutrisi, kecepatan tumbuh, control umpan balik, inaktivasi enzim dan induksi enzim. Pengaturannya dipengaruhi oleh senyawa unik dengan berat molekul rendah, transfer RNA, factor-faktor sigma, dan pembentukan produk gen selama masa setelah masa pertumbuhan eksponensial. Sintesa metabolit sekunder terbetuk selama masa setelah pertumbuhan eksponensial. Sintesa metabolit sekunder dikode oleh sekumpulan gen pada kromos DNA dan kadang-kadang dari plasmid DNA. Tidak seperti metabolit primer, pathway dari metabolit sekunder hingga saat ini masih belum diketahui dengan pasti. Metabolit sekunder dihasilkan akibat dari kekurangan makanan, biositesa atau penambahan induksi, dan atau akibat dari penurunan kecepatan tumbuh. Kejadian tersebut menghasilkan sinyal yang memberikan efek pada tahapan regulasi yang berakibat dihasilkan produk yang memiliki perbedaan kimia produk metabolit sekunder) perbedaan morfologi (morphogenesis). Signa ini sering berupa inducer dengan berat molekul rendah yang berperan sebagai control negative, sebagi contoh, berikatan dengan dan menginaktifasi regulasi dari protein (repressor protein/receptor protein)

yang biasanya mencegah terbentuknya metabolit sekunder dan morphogenesis pada saat pertumbuhan cepat dan cukup nutrisi. Ribuan metabolit sekunder dengan berbagai jenis unsure kimia dan efek-efek fisiologi telah ditemukan. Walaupun yang paling diminati dari produk metabolit sekunder tersebut adalah antibiotic. Pada kenyataannnya, manfaat yang besar dari metabolit sekunder hingga saat ini belum diidentifikasi dan belum dimanfaatkan, hal tersebut mungkin disebabkan oleh metode screening yang kebanyakan bertumpu pada penemuan bahan-bahan antibiotic.

5.3 HUBUNGAN ANTARA TROPOPHASE DAN IDIOPHASE DALAM PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER Dari hasil penelitian pada Peniciium urticae, istilah trophophase dan idiophase diperkenalkan untuk membedakan dua fase pertumbuhan dari organisma yang memproduksi metabolit sekunder. Trophofase (Greek, tropho=nutrisi) adalah fase makan dimana metabolit primer dihasilkan. Pada system kultur batch, phase tersebut berupa logaritmik pada kurva pertumbuhan yang dikuti dengan idiophase (idio=tidak

biasa/khas) fase dimana metabolit sekunder disintesa. Sintesa sekunder terjadi pada fase akhir logaritmik, dan pada fase stasioner. Dapat dikatakan bahwa metabolit sekunder dapat dikatakan sebagai “idiolite” untuk membedakannya dari metabolit primer. 5.4 ROLE OF SECONDARY METABOLITES IN THE PHYSIOLOGY OF ORGANISMS PRODUCING THEM Sejak banyaknya produk-produk industry mikrobiologi adalah produk metabolism sekunder, para pekerja berusaha mengetahui aturan dari metabolit sekunder pada organisma yang bertahan. Mengingat keutamaan antibiotic dalam bidang medis, maka fokus pengerjaan adalah pada antibiotic. Dalam diskusi ini selain antibiotic juga akan tercakup berbagai produk metabolit sekunder. Hippotesa awal mengenai keberadaan metabolism sekunder rupanya saat ini sudah tidak bias diterima oleh para pekerja yang bekerja dilingkup ini. Hal ini termasuk bahwa metabolit sekunder adalah merupakan bahan makanan simpanan, yang merupakan produk samping dari hasil metabolism sel dan merupakan hasil dari penguraian molekul-molekul berukuran besar. Teori tersebut kini sedang didiskusikan; Rasionalisasi untuk mengamatinya adalah lebih mengerti mengenai fisiologi organism tersebut akan membantu kearah bagaimana memanipulasi produksi yang lebih rasional agar diperoleh produktifitas yang maksimum. Some earlier hypotheses for the existence of secondary metabolism are apparently no longer considered acceptable by workers in the field. These include the hypotheses that secondary metabolites are food-storage materials, that they are waste products of the metabolism of the cell and that they are breakdown products from macro-molecules. The theories in currency are discussed below; even then none of these can be said to be water tight. The rationale for examining them is that a better understanding of the organism’s physiology will help towards manipulating it more rationally for maximum productivity. . As further

(i) Hipotesis kompetisi, dalam teori ini, yang mengacu secara spesifik pada antibiotic, organism penghasil metabolit sekunder (antibiotic) memungkinkan berkompetisi untuk makanan dengan mikroorganisma tanah lainnya. Pendapat ini didukung kenyataan bahwa produksi antibiotic dapat dihasilkan pada taah steril maupun non steril yang diberi suplemen maupun tidak diberi bahan suplemen bahan organic. Selanjutnya yang mendukung teori tersebut adalah bahwa kandungan lactamase pada banyak mikroorganisma adalah untuk membantu organism menetralkan antibiotic

laktam. Kekruangan dari teori ini adalah hanya terbatas pada antibiotic dan kemungkinan banyak antibiotic yang berada di luar β-laktam

(ii) Hipotesa pemeliharaan. Metabolisme sekunder biasanya muncul karena kekurangan nutrisi vital seperti glukosa. Hal tersebut kemudian diklaim bahwa kelebihan selektif dari metabolit sekunder adalah untuk menjamin terlaksananya mekanisme dari perintah operasional multiplikasi sel ketika multiplikasi sel menjadi tidak mungkin. Dengan membentuk enzim sekunder, enzim dari metabolism primer membentuk precursor dari metabolisme sekunder oleh karena itu enzim dari metabolit primer kemudian dihancurkan. Pada hipotesa ini, metabolit sekunder sendiri tidak perlu, hal yang penting adalah siklus untuk menghasilkannya.

(iii) Hipotesa pertumbuhan teori pemeliharaan, hipotesa ini menyatakan bahwa mekanisme control pada beberapa organisma terlalu lemah untuk menghindari sintesis berlebih dari beberapa metabolit primer. Metabolit primer tersebut diubah menjadi metabolit sekunder yang dikeluarkan oleh sel. JIka hal tersebut tidak terlalu dapat diubah, maka akan menjadikan kematian pada organisma tersebut.

(iv) Hipotesa detoksifikasi. Hipotesa ini menyatakan bahwa molekul yang terakumulasi pada sel dihilangkan racunnya untuk menghasilkan antibiotic. Pernytataan ini sesuai dengan bukti bahwa precursor asam penicilanik lebih beracun dibandingan Penicillium crrysogenumn dibanding benzy penicillin. Akantetapi Tidak banyak precursor beracun dari antibiotik yang telah diteliti.

(v) Hipotesa regulasi; Produksi metabolit sekunder diketahui berhubungan dengan perbedaan morfologi pada organisma penghasilnya. Pada jamur Neurospora crassa, karotenoid diproduksi selama sporulasi. Pada Cephalospoium acremonium, cephalosporin C diproduksi selama idiophase ketika arthospora diproduksi. Sejumlah contoh dari penglepasan metabolit sekunder berubungan dengan perbedaan morfologi telah diamati pada jamur. Satu hal yang sangat menarik hubungan antara perbedaan bentuk dengan produksi metabolit sekunder adalah antara produksi antibiotic peptide oleh Bacillus spp dengan pembentukan spora. Keduanya, yaitu pembentukan spora dan produksi antibiotikdihambat oleh glukosa; mutan dari Bacilus yang tidak dapat membentuk spora juga tidak memproduksi antibiotic, sedangkan pembentukan spora yang diikuti dengan pembentukan antibiotic terjadi pada actinomycetes. Berbagai macam siklus yang berhubungan dengan antibiotic dengan pembentukan spora telah diketahui, tetapi yang paling jelas adalah produksi gramicidin pada saat sporulasi dari Bacillus spp. Ketiadaan antibiotic menyebabkan terjadi defisiensi parsial pada pembentukan enzim yang dibutuhkan dalam pembentukan spora, menghasilkan spora abnormal yang sensitive terhadap panas. Antibiotik peptide oleh karenanya menghambat gen vegetative yang medorong pertumbuhan spora yang sesuai. Pada teori ini keberadaan dari metabolit sekunder adalah penting untuk mengatur beberapa perubahan morfologi pada organisma. Tentu saja terdapat mekanisme eksternal yang memicu produksi dari metabolit sekunder seperti juga terjadi perubahan morfologi

(vi) Hipotesa dari metabolit sekunder sebagai ekspresi dari reaksi evolusioner Zahner telah meletakkan 4 siklus yang paling popular untuk metabolit sekunder. Untuk menghargai hipotesanya, adalah penting untuk diingat bahwa baik metabolism primer

maupun sekunder dikontro oleh gen yang dibawa oleh organisma tersebut. Gen yang tidak dibutuhkan akan hilang. Sesuai dengan hipotesa tersebut, metabolism sekunder adalah rumah pembersihan atau tas yang berisi campuran berbagai reaksi biokimia, yang sedang menjalani testuntuk dilihat kemunkinan bergabung dengan reaksi-reaksi primer pada sel. Setiap rekasi pada tas campuran rekasi tersebut akan memberikan efek baik pada setiap proses-proses primer dengan demikian menjadikan organisma lebih cocok dan bertahan terhadap lingkungan, bergabung menjadi bagian dari metabolism primer. Menurut hipotesa ini, sifat sifat antibiotic dari beberapa metabolit sekunder secara tidak sengaja dan bukan didisain melindungi mikroorganisma. Hiposesa ini menarik karena berimplikasi bahwa metabolit sekunder harus sealu terjadi pada mikroorganisma karena evolusi adalah prose yang terus berlanjut. Jika itu masalahnya, maka keberadaan metabolit sekunder terbatas hanya karena keterbatasan pada teknik pendeteksiannya yang kurang sensitif. Kemungkinan tersebut didukung dengan meningkatnya jumlah antibiotic yang ditemukan setelah menggunakan metode baru pada proses seleksinya. Jika kemudian metode deteksi diperoleh, bukan tidak mungkin akan lebih banyak lagi metabolit sekunder yang ditemukan yang bermanfaat bagi manusia

5.5 SIKLUS SINTESIS METABOLIT PRIMER DAN SEKUNDER YANG PENTING DI INDUSTRI Sumber utama dari karbon dan energy untuk media industri adalah karbohidrat. Akihr-akhir ini sering digunakan hydrocarbon sebagai sumber penganti. Katabolisme dari senyawa-senyawa tersebut akan diterangkan di bawah ini secara singkat karena merupakan rangka karbon dari sintesis metabolit primer dan sekunder. Hubungan antara siklus dari metabolism primer dengan metabolism sekunder juga akan diterngakan secara singkat di bawah ini. 5.5.1 Katabolisme dari karbohidrat Empat siklus dari kaatbolisme dari karbohidrat hingga menjadi asam piruvat telah diketahui. Empat siklus tersebut terjadi pada bakteri, aktinomicetes dan fungi termasuk juga khamir. Empat siklus tersebut adalah Embden-Meyerhof-Parmas, Siklus Pentose Phosphate, sikus Entner Duodoroff dan siklus Phosphoketolase. Walaupun siklus tersebut untuk memecah glukosa, tetapi karbohidrat lainnya juga dapat dianggap sama siklus pemecahan yang terjadi

(i) The Embden-Meyerhof-Parnas (EMP Pathways): Hasil akhir dari siklus ini adalah mendegradasi glukosa (C6) menjadi pyruvat (C3) (Gambar 5.3). Daalm kondisi aerobic biasanya fungsinya tergabung dengan siklus asam Trikarboksilat yang akan mengoksidasi piruvat menjadi CO2 dan H2O. Dalam kondisi anaerobic piruvat difermentasi menjadi berbagai macam produk fermentasi, beberapa merupakan produk penting dalam industry.

(ii) The pentose Phosphate Pathway (PP): Disebut juga HexoseMonophosphate Pathway (HMP) atau siklus phosphogluconate. JIka prouk akhir dari siklus EMP adalah piruvat senyawa C3, pada siklus PP tidak ada prduk akhir, tetapi gabungan dari triosa (C3), pentose (C5),

heksosa (C6) dan heptosa (C7) fofat. Tujuan utama dari swiklus PP utamanya adalah untuk menghasilkan energy dalam pembentukan NADP2 untuk biosintesis dan tujuan-tujun lainnya dan pentose fosfa untuk sintesis nukleotida (Fig 5.4)

Gambar 5.4. Pentose Phosphate pathway (iii) The Entner-Duodoroff Pathway (ED): Siklus ini hanya terbatas pada beberapa bakteri terutama Pseudomonas, tapi juga dapat terjadi pada beberapa fungi. Digunakan oleh beberapa organisma pada pemecahan glukosa dalam kondisi anaerobic dan yang lain hanya pada kondisi metabolism glukonat (Gambar 5.5.)

(iv) The Phosphoketolase Pathway: `PAda beberapa bakteri fermentasi glukosa menghasilkan asam laktat, ethanol dan CO2. Pentosa juga difermentasi menjadi asam laktat dan asam asetat, sebagai contoh adalah Leuconostoc mesenteroides. (Gambar 5.6)

Siklus yang digunakan oleh mikroorganisma Dua siklus uang digunakan oleh mikroorganisma untuk metabolisme karbohidrat adalah EMP dan PP. Masing-masing mikroorganisma menggunakan siklus-siklus tersebut dengan berbeda cara. Saccharomyces cerevisiaedalam kondisi aerobic umumnya menggunakan siklus EMP; dalam kondisi anaerobic hanya sekitar 30% dari glukosa di katabolisasi menggunakan siklus ini. PAda PEnicillium crysogenum, sekitar 66% dari glukosa dimanfaatkan menggunakan siklus PP. Siklus PP juga digunakan oleh Actobacter, yaitu bakteri asam asetat. Bakteri hmofermentatif memanfaatkan siklus EMP untuk pemecahan glukosa. Siklus ED terutama digunakan oleh Pseudomonas BAB VI. Overproduction metabolit dari Mikroorganisme Industri Kompleksitas dati aktivitas di dalam sel telah disebutkan dalam bab 5 ketika mendiskusikan metabolism dari sel khamir yang diletakkan pada larutan glukosa dan garam ammonium. Sel khamir terlebih dahulu memungkinkan hidup dalam kondisi glukosa dan garam ammonium. Pada kondisi yang cocok seperti pH dan suhu, pertumbuhan dari khamir dihasilkan dari munculnya tunas dalam setengah jam. Hingga mencapai pertumbuhan tunas, ratusan aktivitas terjadi dalam sel. Berbagai protein baru yang bergabung membentuk enzim dan mensintesis struktur lainnya; asam nukleat untuk kromosom, dan karbohidrat untuk dinding sel, seluruhnya disintesis. Ratusan jenis nzim berpartisipasi dalam aktivitas sintesis tersebut. Organisma harus mensintesis setiap senyawa pada waktu yang tepat dalam jumlah yang tepat. Jika selama dalam garam ammonium, asam amino di pasok, sel kemudian akan menghentikan absorbs dari garam ammonium dan menggantikannya dengan asam amino sebagai substrat yang telah tersedia Beberapa khamir dapat memanfaatkan pati. Khamir tersebut jika di pasok pati dan garam ammonium, akan menghasilkan enzim untuk memecah pati menjadi gula. Gula yang dihasilkan kemudian diabsorbsi dan digunakan dengan garam-gara ammonium untuk aktivitas yang dijelaskan sebelumnya. Jelaslah ketika perlatan genetic organisma telah menentukan keseluruhan dari bahan-bahan potensial yang harus disintesis, tetapi pada dasarnya apa yang seharusnya disintesis tergatung pada apa yang tersedia di alam. Yang paling penting, mikroorganisma tidak hanya dapat memutuskan kapan membuat dan mengsekresi enzim untuk dapat memanfaatkan bahan-bahan yang ada disekelilingnya tetapi juga dapat pula menentukan kapan berhenti mensintessis senyawa tertentu jika telah tersedia. Kemampuan mekanisma on dan off pada proses sintesis memungkinkan organisma mencegah terjadinya over production dari suatu bahan tertentu. Jika tidak memiliki mekanisma regulasi, akan menyianyiakan energy dan sumber-sumber (yang biasanya terbatas di alam) untuk menghasilkan bahan yang tidak dibutuhkan. Organisma yang efisien yang tidak menyianyiakan bahan baku dalam memproduksi bahan yang tiak dibutuhkan, akan bertahan baik dalam lingkungan alam dimana kompetisi terjadi. Organisma yang tersebut di atas yang dapat bertahan hidup di alam, tidak banyak digunakan sebagai mikrobioogi untuk industry. Ahli-ahli industry mikrobiologi lebih menyukai, atau mencari organisma yang tidak efisien, dimana mekanisma regulasinya tidak bagus sehingga akan menghsilkan produk metabolit tertentu dengan berlebih. Pengetahuan mengenai mekanisma

regulasi dan siklus biosintesa dibutuhkan, agar dapat para microbiologist industry untuk merubah ata mengacaukan sehingga organisma akan memproduksi bahan secara berlebih. Dalam bab ini proses-proses dimana organisma mengatur sendiri dan mencegah terjadinya produksi berlebih dengan melalui pengaturan enzim dan kontrl permeabilitas akan didiskusikan pada awal. Kemudian akan dilanjutkan dengan diskusi metode bagaimana para microbiologist merubah atau mengacaukan kedua mekanisme tersebut yang menyebabkan produksi berlebih. Mnipulasi genetic akan dibicarakan kemudian. Metode-metode regulasi dan cara mengubah mikroorganisman produksi agar dihasilkan metabolit dengan produksi berlebih jeuh lebih mudah dimengerti pada metabolit-metabolit primer dibandingkan dengan metabolit sekunder. Sebenarnya selama beberapa waktu dianggap bahwa metabolit sekunder tidak perlu diatur Karena mikroorganisma tidak terlalu jelas membutuhkannya. Dalam diskusi di atas metabolit primer menjadi hal yang utama dipertimbangkan. Hanya sedikit contoh yang diberikan dalam hubungannya dengan metabolit primer. 9.1. DEFINISI FERMENTOR ( Alat Fermentasi ) Fermentor adalah tabung yang dibuat untuk mengembangkan / menumbuhkan mikroorganisme, terhindar dari kontaminasi dan terkondisi untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Istilah lain “ Fermentor “ yang sesuai untuk pertumbuhan mikroorganisme dengan menyesuaikan faKtor seperti pH, Suhu, oksigen dan beberapa faktor lingkungan pendukung lainya. Dalam Industri kimia, tabung yang dapakai untuk proses reaksi disebut reactor, adapun tabung ntuk fermentasi disebut sebagai bio-reaktor. Fermentor bisa digunakan untuk cairan, semi padat maupun padat. Kebanyakan Fermentor dalam industiy adalah type “ SUBMERGED / Perendaman Dasar “, karena type tersebut lebih efisien dan mudah dalam pengawasan dan perawatan. Pembahasan secara rinci mengenai “ SUBMERGED FERMENTOR “ termasuk jenis permentasi padat akan diuraikan dalam akhir bab ini. Adapun jenis fermentor berdasarkan kapasitas dengan skala laboratorium antara 1 sampai 20 liter, sedangkan untuk kapasitas besar layaknya industry antara 100.000 liter sampai 500.000 liter ( berkisar 25.000 – 125.000 galon ). Ada beberapa temuan diantara percobaankecil ( pilot fermentor ) akan dibahas pada bab selanjutnya. Hal-hal yang perludicatan / dierhatikan dalam menentukan ukuran fermentor adalah volume, dimana sekitar 75 % dari volume adalah kapasitas fermentasi yang sebenarnya, sedangkan sisanya adalah gelembung dan gas yang menguap. Ada beberapa type dari fermentor berdasarkan pengadukannya dan berdasarkan basis kebutuhan oksigen meliputi aerob dan anaerob baik dengan system batch atau kontinyu. Kebanyakan tipe fermentor yang dipakai adalah tangki pengaduk aerasi sistim batch. Tipe ini yang akan dibahas pada awal bab ini, adapun tipe lain akan dibahas pada bab selanjutnya. Perbedaan mendasar yang akan dibahas pada tipe fermentor di atas dengan tipe lain meliputi penyesuaian dan pengoperasiannya. 9.2. TANGKI PENGADUK AERASI SISTIM BATCH Tipe fermentor seperti pada gambar ( figure.9.1. ) adalah dengan kondisi tangki berbentuk silinder, bagian atas tertutup rapat, sedangkan di bagian dalam ada empat atau lebih sudu-sudu yang menempel pada dinding tangki, disekeliling tangki terdapat chamber sebagai jaket air dan

coil / elemen untuk pemanasan atau pendinginan, terdapat bagian yang disebut sebagai aliran aerasi, juga ada mixer agitator yang biasanya terpasang impeller ( kipas pengaduk ), ada juga bagian / lubang yang dipakai untuk memasukkan mikroorganisme ataupun makanya ( nutrisi ) sekaligus berfungsi untuk tempat pengambilan sample, dilengkapi juga dengan lubang pembuangan gas. Fermentor modern biasanya dengan sistim automatis mengenasi sistim monitorinya, pengawasanya atau data record mengenai pH, Oksidasi-reduksi Potensial, Oksigen terlarut, sisa oksigen dan karbon dioksida yang keluar, dan komponen kimia larutan fermentasi ( untuk fermentasi beer disebut sebagai larutan baku sebelum diekstrak ).Tidak semua criteria yang diproses menggunakan sistim automatis bisa dilakukan dengan fermentor sistim manual.Hal yang pernting dalam pembuatan fermentor adalah tingkat dan cara kerbersihanya, sebab fermentor baik cara pembuatan maupun instalasinya memerlukan biayamahal, begitu jua dengan perawaytanya jika banyak melakukan modifikasi, jadi sebaiknya dibuat oleh sautu instansi yang mengerti cara pembuatanya dan perawatanya untuk periode penggunaan fermentor dalam jangka waktu yang lama, termasuk komponen penunjang/ spare-part yang akan untuk periode kedepan.

9.2.1. Bahan untuk pembuatan fermentor. Fermentor sistim batch sederhana hanya dengan tangki terbuka yang terbuat dari kayu, semen, besi tanpa adanya pengatur pH dan temperature, sedangkan pengaturan temperature hanya dikendalikan didalam ruangan / gedung saja. Beberapa perlakuan untuk pembuatan fermentasi beer, hanya doilakukan dengan fermentasi terbuka selama beberapa tahun. Perlakuan tersebut tidak praktis, bahkan adanya jamur yang masuk bisa sebagai konsumsi makanan dari hewan-hewan kecil yang hidup dipermukaan fermentor. Terjadinya kontaminasi harus dibatasi, sebab kondisi asam dari media itulah yang dipakai. Bagaimanapun untuk fermentasi harus dilakukan pembatasan kontaminasi dengan kondisisteril dan tertutup dari kondisi lingkungan sekitarnya. Sebagai contoh dalam industri pembuatan antibiotic bahan yang akan dipakai disterilisasi menggunakn uap / steam. Untuk ukuran besar suatu cairan bisa menggunakan cara system tekanan hidrostatik kapasitas besar. Bahan material stainless-steel umum dipakai untuk

uji coba skala kecil dan produksi fermentasi. Fermentor skala laboratorium biasanya menggunakan gelas pyrek didalam tabung autoclave. Jika ada suatu material yang mudah korosif sepersi asam sitrat ( citric acid ), maka sebaiknya fermentor dibuat dari stainless-steel yang tahan karat, beberapa material yang korosif akan bercampur dengan media, seperti kandungan logam besi akan memnengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, jadi pelapisan fermetor akan sangat dianjurkan dalam pembuatannya, pelapisanya bisa menggunakan material kaca / glass, atau plastic seperti phenol epoxy plastic coating. Bahan pelapis yang digunakan harus sesuai dan tidak menyebabkan terjadinya abrasi / pengelupasan dinding fermentor, penggunaan lapisan material kaca sangat sedikit digunakan, sebab disamping biaya yang tinggi juga mudah pecah. Dalam rangka menghindari terjadinya kontaminasi, maka dalam pembuatan tabung / tangki fermentor harus dilakukan dengan pengelasan yang baik dan rapat, jika ada lubang sedikit saja maka bisa mengakibatkan adanya kontaminasi dari timbuhnya mikroorganisme agar terjaga dalam kondisi steril. Tempat sambungan masuk dan keluar sebaiknya dirancang adanya tempat / kotak khusus agar tidak menyu;litkan proses sterilisasi, sedangkan gasket sambungan dipakai yang tidak berporous ( matial berlubang-lubang ). 9.2.2. Aerasi dan Pengadukan dalam Fermentasi Oksigen adalah hal yang penting untuk pertumbuhan dalam proses metabolsme mikroorganisme aerob. Dalam proses fermentasi dimana menggunakan mikroorganisme aerobic, maka persediaan oksigen menjadi faktor kritis. Untuk oksigen yang diserap / dibutuhkan oleh mikroorganisme harus bersifat terlarut dalam larutan air dan bercampur dengan nutrisi / makanan. Biasanya kadar oksigen dalam udara hanya 20 %, tetapi oksigen juga tidak mudah larut di dalam air. Sebagai ontoh pada suhu 20 0 C didalam air hanya berkisar 9 ppm oksigen. Untuk selanjutnya, pada kondisi suhu tinggi oksigen akan berkurang ( termasuk gas-gas lain ) di dalam air. Beberapa fermentasi aerobic seperti pertumbuhan jamur, ataupun asam sitrat, oksigen menjadi sangat penting,bahwa oksigen dalam larutan secara keseluruhan hanya berisi 15 detik untuk persediaan mikoroorganisme. Pada fermentasi yang lain, aerasi diharuskan terus menerus untuk menghasilkan oksigen yang sesuai kebutuhan batasan hidup mikroorganisme. Dalam proses selanjutnya, akan menunjukkan bahwa control oksigen dalam industry fermentasi menjadi sangat penting seperti halnya pH, Suhu dan pengawasan terhadap kondisi lingkungan sekitarnya. Udara yang digunakan dalam kebanyakan proses fermentasi harus steril, adapun prosesnya akan diuraikan dalam bab 11. Bagaimanapun bahwa beberapa fermentasi yang tidak memerlukan kondisi steril seperti fermentasi jamur, udara dipisahkan dengan melewatkan media seperti glycerol. Udara yang dipakai dalam fermentasi baik dalam kondisi steril atau tidak, dalam kondisi bertekanan melalui bagian bawah tangki fermentor, diaduk dengan impeller untuk kemudian disalurkan melalui lubang-lubang. Makin kecil lubang maka udara yang dihasilkan semakin lembut, dan ini lebih baik untuk proses persedian oksigen bagi pertumbhan mikroorganisme. Lubang yang sangat kecil akan memerlukan tekanan lebih tinggi, tetapi hal ini akan meningkatkan kebutuhan energy dan biaya yang lebih tinggi. Untuk meneimbangkan tekanan diantara lubang-luban kecil, harus dibuat plug / penahan sehingga cukup untuk menghasilkan oksigen yang lembut / kecil-kecil. Penahan lubang yang berbentuk saringan / lapisan akibat jamur atau bahan lain bisa saja terjadi. Biasanya diameter lubang dengan kisaran 0.25 – 3 cm bisa ditemukan dan masih dalam batas toleransi.Jika lubang ukuranya bisa dipastikan, maka jumlah oksigen yang masuk dalam media, biasanya dihitung dengan satuan FEED/DETIK dan bisa dikontrol dengan tekanan udara yang masuk. Dalam pengoperasian skala

besar, dimana aerasi dikondisikan dengan agitasi / pengadukan dengan sistim floating buble ( pengapungan gelembung permukaan melewati media, proses ini memerlukan biaya tinggi, untuk itu dalam rangka mencapa hasil yang optimal, sebaiknya dalam proses pembuatanya melibatkan tenaga ahli dalam perancangan dan perhitunganya. Agitator akan menstabilkan udara masuk, membentuk gelembung dan putaran turbulensi disekitar media yang diaduk dan meratakan suhu di dalamnya. Proses pembuatan sistim ini dirancang dan dibuat berdasarkan hasil percobaan skala kecil, baru dibuat skala besar. Kekentalan larutan akan berpengaruh terhadap efektifitas impeller / kipas pangaduk. Kondisi kekentalan larutan bisa berubah pada saat terjadinya proses fermentasi, untuk itu dalam pembuatan impeller harus diperhitungkan adanya toleransi tentang ukuran impeller, bentuk impeller, dan jumlah impeller harus diranvang dan dikerjakan diluar sebelum dipasang dalam tabung aerasi. Fermentor yang tidak dilengkapi buffle / sudu, akan mengakibatkan terjadinya pusaran larutan saat pengadukan, bahkan larutan bisa meluap ke atas akibat adanya turbulensi pusaran,. Akibat lain adalah partikel yang lebih beasr akan mengendap, itu berarti proses pangadukan tidak rata. Penambahan buffle / sudu akan membantu terjadinya pemisahan larutan dan akan mencampurkan kembali larutan yang ada di pinggir tangki masuk tengah adukan. Contoh kecil seperti proses pambuatan kopi dalam gelas, bahwa air akan berputar lebih cepat disbanding partikel kopi, bahkan beberapa p[artikel ada yang nempel pada sendok pengaduk untuk jangka watu pengadukan yang cukup lama. Pada saat ada empat sendok yang secara bergantian dicelupkan dalam kondisi proses pengadukan the dalam gelas, maka dalam hal ini akan libih jelas kelihatan efek-efeknya seperti yang sudah di uraikan di atas tentang agitator dan fungsi buffle / sudu. Seperti di ketahui bahwa oksigen dengan ukuran kecil ( fine bubbles ) dengan melewatkan beberapa rintangan / saringan / lubang sebelum mencapai organism dalam dua model lapisan gas untuk mencegah kontaminasi.

( Gambar 9.2 ) Pemisah / tahanan seperti diuraikan di atas ditunjukkan dalam gambar sebagai berikut : ( I ) Gas- Film Penahan antara gas dan Pemisahnya

Gas- Cairan Tahanan Pemisah ( iii ) Cairan – Lapisan Penahan antara pemisah dan persediaan cairan ( iv ) Cairan – Saluran Penahan yang dikarektiriskan aliran persediaan oksigen. ( V ) Cairan – Lapisan Penahan sekitar cell atau koloni cell ( vi ) Penahan untuk reaksi( penyerapan ) oksigen dengan cell respirasi enzim. Dalam sistim ini, dalam proses pemindahan / pengaliran oksigen dari gelembung gas ke dalam cairan, akan tertahan / terhenti karena adanya lapisan gas dan lapisan cairan diantara kedua sisi didalamnya. Penahan dalam lapisan ini aakan mengalirkan larutan tergantung dari derajat agitasi / pengadukan. Dalam beberapa kasus, bahwa oksigen akan tertahan pada lapisan, tetapi lapisan tersebut akan rusak dengan adanya perputaran / pengadukan. Fungsi dari proses pangadukandalam fermentasi sebagai berikut :

1. Terjadinya pencampuran gas atau udara sama air pada area bisa dalam jumlah besar.

2. Mereduksi faktor ketebalan, yaitu aliran oksigen yang tertahan oleh lapisan menjadi lebih rata pada setiap gelembung.

3. Bisa sebagai larutan persediaan untuk culture / media aktif.

4. Mengontrol adanya perbedaan ukuran.

Bentuk yang jernih seperti yang terlihat di gambar menunjukkan bahwa gelembung lebih bagus, dalam jumlah oksigen lebih besar untuk total area, maka akan berpengaruh terhadap jumlah oksigen yang dibutuhkan oleh mikroorganisme. Agitasi / pengadukan dan aerasi menjadi faktor yang sangat penting dari fermentor dengan sistim aerasi. Proses dengan kapasitas ribuan liter media, maka proses agitasi dan aerasi memerlukan biaya yang cukup tinggi. Seperti yang telah diuraikan sebaiknya melbatkan tenaga ahli dalam pembuatan fermentor agar beberapa faktor seperti perhitungan tangki, aliran udara dan kebutuhan energy / power bisa diperhitungkan. Penguapan air dari fermentor dilewatkan melalui filter / saringan yang disterilisasi dengan steam / uap dari waktu ke waktu / terus menerus. Perlakuan ini untuk menegah tumbuhnya mikroorganisme yang bersifat pathogen ( seperti halnya Vaksin ). Posisi instalasi pipa penguapan dimulai dari awal sterilisasi udara guna mencegah terjadinya kontaminasi. Untuk selanjutnya, batang pengaduk impeller dihubungkan dengan motor enggerak dan seal / pelindung di dalam tangki fermentor aga terhindar dari kontaminasi. Udara steril yang diperlukan pada beberapa proses fermentasi aerob dan udara steril diproduksi di dalam beberapa cara termasuk iradiasi, penyerapan partikel electrostatic, digunakan untuk menghasilkan panas dari pemampatan gas. Tetapi method yang paling banyak digunakan adalah melewatkan udara melalui filter-filter yang bahannya terbuat dari cellulose nitrat, atau bahan

cotton dan bahan-bahan lain yang telah distandarkan.Sterisasi akan diuraikan secara jelas pada bab 11. Persediaan oksigen disamping untuk pertumbuhan mikroorganisme, berfungsi juga untuk menguangi tekanan udara dan membantu / mencegah terjadinya penguapan metabolism, bisa juga berfungsi mengaurangi terjadinya kontaminasi oleh tekaan udara yang berleihan. 9.2.3. Pengendalian SUHU dalam FERMENTOR Beberapa proses fermentasi dengan menggunakan panas, sebaiknya dikurangi sekecil mungkin untuk menjaga temperature pada kondisi optium untuk produktifitas mikroorganisme. Di dalam fermentor skala laboratorium, pengendalian suhu bisa dicapai dengan cara menggunakan water bath, dalam skala sedang pengendalian suhu bisa dilakukan dengan adanya water jacket ( jaket air ) berupa sirkulasi air dingin yang terletak di luar angki. Dalam fermentor skala besar pengendalian suhu bisa dilakukan dengan sirkulasi pendinginan dengan pipa-pipa air di dalam fermentor atau kadang-kadang diluar tangki fermentor. Pemanasan dengan coil juga perlu dipersiapkan untuk menjaga sewaktu-waktu jika diperlukan. Persyaratanarea untuk transfer panas bisa dihitung secara teori berdasarkan kebutuhan dasar dari proses fermentasi, yaitu meliputi energy yang diperlukan untuk agitator, kecepatan kerja aliran udara, dan perhitungan panas yang dipakai untuk sterilisasi larutan. Kehilangan panas bisa diperhitungkan / diambil dari udara yang terbuang dan proses pendinginan air. 9.2.4. PRODUKSI BUSA DAN PENGENDALIANYA Foam terbentuk / terdispersi sebagai gas di dalam larutan. Dalam fermentasi biasanya akan terjadi foam / busa akibat adanya proses pengadukan dalam aerasi, pada beberapa proses industry seperti industry beer ( dimana foam sebagai acuan kualitas ), atau produsi foam / busa dalam industri latek bahwa adanya busa berakibat hasil yang baik. Bagaimanapu dalam kebanyakan industry fermentasi, busa tidak diperlukan oleh mikroorganisme , katrena itu akan mempengaruhi secara ekonomi dan konsekuensi bagi sistim kimia engineering, seperti di uraikan di bawah ini :

1. Sarana yang diperluan dalam industry fermentasi dengan adanya foam / busa adalah tersdianyaruangan lain untukpenampungan. Dengan menguangi adanya busa, maka total hasil fermentasi akan nal menjadi30 – 40 %.

2. Fermentasi skala sedang, akan lebih cepat menghasilkan busa / foam, kemudian sistim aerasi dan pengadukan bisa tidak optimal akibat busa ang berlebihan. Proses tersubut akan mengakibatkan transfer oksigen menjadi berkurang.

3. Jika busa bisa dihilangkan, kemudian kontaminasi bisa diuraikan dengan adanya gelembung yang besar dan dikembalikan dalam skala sedang melalui filter / saringan dan lainya termasuk komponen yang tidak steril.

4. Bahan organic maupun ion an-organik yang membetuk ion komplek bisa dihilangkan dari media dengan adanya gelembung terapung / melayang, fenomena ini bia dilihat pada industry beer, ketika protein, resin, dekstrin dan lainya, akan terkonsentrasi membentuk

lapisan busa. Kehilangan nutrisi daro proses fermenasi adalah sangat mungkin dan mengakibatkan hasil fermentasi bekurang.

5. Bisa dilihat bahwa pada hasil fermentasi bisa berkurang dengan pengujian pada saat proses gelembung terapung. Adapun kehilangan secara nyata dalam pengujian laboratorium dengan antibiotic, monamycin.

6. Kehilangan mikroorganisme bisa mudah terjadi dan mengurangi hasil ermentasi.

Busa bersifat tidak stabil, biasanya hanya akan bertahan pada kisaran 20 detik dan berlangsung pada proses selanjutnya.

9.2.4.1. POLA BUSA Materi yang berhubungan dengan busa, sangat penting untk diketahui dalam pembahasan utami yang tersusun untuk memahami tahapan-tahapan fermentasi selanjutnya. Media fermentasi biasanya dibuat dari campuran bahan dimana komposisi tidak selalu sama. Komponen yang bisa menjadikan kenaikan busa, memproduksi protein adalah yang banyak mestabilkan busa. Media yang hanya berisi komponen an-organik akan menghasilkan sedikit busa dan mengurangi metabolism yang diproduksi oleh mikroorganisme. Dasar perhitungan antara komposisi media dengan aktifitas mikroorganisme ditunjukkan pada gambar 9.3 di dalam type yang pertama dari gambar 9.3 bahwa busa yang tebentuk dalam kondisi stabil, dimana kondisi tersebut tidak bercampur dengan media yang terdiri dari beberapa material yang terus menerus, media ini berisi bahan-bahan organic. Tipe yang kedua bahwa busa turun dari level yang tinggi ke level yang rendah dan stabil pada level tersebut, mengikuti instalasi penstabil busa dalam nutrisi pada pertimbuhan mikroorganisme. Pada tipe ini ikroorganisme akan memproduksi busa dengan sendirinya. Tipe yang ketiga bahwa ketahanan busa akan turun duluan dan bertahan. Kondisi ini sangat memungkinkan terjadinya busa yang stabil, dismping itu mikroorganisme juga memproduksi sendiri secara alamiah menghasilkan penstabil busa. Tipe yanh ke empat bahwa media pada awalnya berisi penstabil busa dalam jumlah kecil, selanjutnya jumlahnya akan bertambah secara metabolism dengan adanya tumbuhnya sekelompok mycelium. Dalam kombinasi prakteknya semua hal di atas akan terjadi secara bergantian.

9.2.4.2. Pengendalian BUSA Adanya busa dalam industry fermentasi dikontrol dengan cara kimia dan mekanik. Jenis bahan kimia yang berfungsi untuk mengontrol busa disebut sebagai ANTIFOAM, yang mana bisa ditambahkan pada media untuk mencegah terbentuknya busa, sedangkan DEFOAMER berfungsi untuk menghentikan bertambahnya busa dan dikondisikan pada titik tertentu. Adapun ada beberapa hal yang belum diuraikan antara keduanya akan dibahas secara rinci pada metari antifoam & defoamer. Busa akan terbentuk dari suatu proses dengan daya tahan sementara akibat adanya pencampuran gelembung gas dalam larutan / caian, tidak ada bentuk khusus dalam busa. Gelembung akan terdapat dalam permukaan, akan terjadi beberapa jenis gelembung pada saat kontak dengan lamella / laposan benang-benang. Bahan-bahan yang bisa mengakibatkan erjadinya busa pada suatu larutan seperti protein, peptide, deterjen sistesis, sabun dan proses seperti saponin ( hasil dari proses saponifikasi ), meskipun bahanini lebih rendah tegangan permukaanya pada sauatu larutan / cairan. Beberapa perlakuan dalam iji coba macam-macam fermentasi memakai bahan lembaran karet atau jenis material elastic lainya dengan berbagai macam ketebalan untuk mengurangi tegangan permukaan. Produk yang digunakan untuk menurunkan tegangan permukaan adalah SURFACTANTs, ( ada beberapa nama yang bisa disgunakan sesuai dengan golongan kimia surfactans tersebut ). Secara umum surfactants ada yang bersifat positive hydrophobic atau water repellent dan negative, hydrophilic pada air dalam penyerapannya. Bentuk susunan surfactants bisa dilihat pada hasil pertambahan busa disekitar gelembung. Beberapa surfactant yang diperdagankan bisa menurunkan tegangan permukaan sampai 92 dyne cm-1 ( 7,2 _ 10-2Nm-1 ) sampai kira-kira 27 dyne cm-1 ( 27_10-2Nm-1 ). Penyerapan positive surfactants pada cairan, secara fenomena akan membentuk sifat elastic seperti pada lembaran karet dan merata. Anti foam di dalam lamella adalah bersifat positif apisa tunggal dilihat dari

gelembung da penyebaranya, tetapi hal ini akan merusak lapisan elastic yang ada, sehingga lapisan film yang terbentuk daya tahanya menjadi lemah. Antifoam digunakan untuk industry dengan mengikuti / menyesuaikan dengan material produknya dan mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut :

1. Tidak meracuni mikroorganisme dan hewan lain, khususnya untuk pemakaian dalam proses fermentasi untuk pemalkaian secara langsung.

2. Tidak mempengaruhi rasa dan bau / aroma, karena adanya perubahan yang terasa secara organoleptik akan mengakibatkan penolakan produk, apalagi yang berhubungan langsung dengan konsumen ( produk consumer god ). Secaratepat dalam pemakaian antifoam dengan basis silicon dalam industry beer harus sesuai dengan ambang batas yang di tetapkandan tidak mempengaruhi kualitas saat proses pemanasan, kadar silicon harus dihilangkan supaya tidak mengganggu kestabilan busa pada ruang permukaan diatas untuk produk beer.

3. Bisa dipanaskan dalam kondisi bertekanan.

4. Tidak bisa dimetabolisme / diuraikan oleh mkroorganisme, kadang-kadan antifoam yang berasal dari minyak nabati ketika digunakan, maka sebagian komponenya akan berkurang akibat metabolism, jadi pemakaianya harus ditamah terus menerus.

5. Tidak mengganggu transfer oksigen.

6. Bisa aktif untuk pemakaian dalam jumlah kecil, murah dan tahan lama.

Penambahan antibusa dapat dilakukan secara manual ketika tampak timbul busa. Akan tetapi metode tersebut menjadi mahal karena proses harus selalu diperhatikan. Penambahan antibusa secara otomatis sekarang lebih sering digunakan yang hanay bergantung pada sensor yang akan bekerja ketika busa meningkat dan menyentuhnya. Metode modern adalah system yang diaktifkan menggunakan listrik. Sistem lainnya adalah memberikan antifoam dengan menyemprotkan bersama udara atau dengan memberikannya terus-menerus sedikit-sedikit. Secara umum, bahan ini bekerja dengan cara memecahkan busa dan melarutkannya. Beberapa kimia antifoam akan diuraikan dalam table 9.1. Kebanyakan antifoam berfungsi dengan baik ika dalrutkan dengan bahan pereaks yang cocok. Seperti halnya Alkaterge C ( merk dagang ) minyak paraffin merupakan bahan yang ditemukan sebagai pereaksi terbaik.

9.2.5. Proses control pada Fermentor Proses ferentasi biasanya diikuti dengan memonitor berbagai jenis parameter operasional seperti pH, udara masuk, Gas yang dihasilkan, suhu, factor-faktor lainnya seperti rendemen sel, produksi bahan metabolit juga ikut diukur. Keakuratan pengukuran berdasar pada peralatan yang digunakan. Disini akan dibicarakan prinsip dari peralatan ukur yang digunakan dalam fermentasi. 9.2.5.1. Pengukuran dan control pH Telah diketahui bahwa perlu pengontrolan pH dalam memelihara pertumbuhan mikroba. Pada beberapa industry fermentasi, rendemen yang tinggi dihasilkan dari keakuratan pegontrolan pH dari medium. Terkadang pengontrolan pH dlakukan dengan menggunakan buffer yang ada pada medium, misalnya fosfat dan kalsium karbonat digunakan sebagai buffer. Akan tetapi efek buffer dari senyawa ini biasanya bersifat temporer. Media harus dilakukan pengambilan sampel, dan pH diatur dengan menggunakan asam atau basa. Metode tersebut hanya digunakan di laboratirum, dan tidak akan dapat menggambarkan dengan tepat perubahan pH yang terjadi pada medium. Detektor pH saat ini telah tersedia dan dapat dimasukan dalam medium fermentor, sehingga perubahan pH dapat dimonitor dan secara otomatis dapat diatur dengan penambahan asam atau basa. Pada kebanyakan fermentasi ha lag perlu diatasi adalah perubahan menjadi

asam dibandingkan dengan basa yang diakibatkan dari aktivitas microbial. Biasanya pengaturan dilakukan dengan menambahkan anhydrous ammonia saat meningkatnya keasaman 9.2.5.2 Pengukuran CO2 Air dan karbondioksida adalah produk akhir yang umumnya dihasilkan dari proses fermentasi aerobik. Pengukuran CO2 membantu menentukan sejauh mana fermentasi terjadi serta juga kesetimangan dari sumber karbon. Metode pertama yang paling banyak digunakan adalah kemampuan dari CO2 mengadsobsi sinar inframerah. Sensor sensitive kemudian akan mengubahnya menjadi tekanan atau atau rekaman yang data dibaca. Prinsip lainnya adalah, gas yang dihasilkan dari media kemudian dialirkan pada larutan NaOH yang mengandung fenol merah. Perubahan warna dari larutan fenol merah direfleksikan pada fotosel dan jumlah CO2 dihitung menggunakan kurva standar. Metode ketiga bergantung pada konduktivitas panas dari berbagai campuran gas. 9.2.5.3. Kontrol dan penentuan oksigen Sejumlah metode yang tersedia dalam memnetukan konsentrasi oksigen pada medium fermentasi. Pada metode kimia yang paling umum digunakan adalah Winkler, yang baisa digunakan dalam penentuan BOD dari air. Metode ini menggunakan titrasi iodine dan pati pada garam mangan anoksida yang ditambahkan pada cairan yang dianalisis. Akan tetapi bahan yang mengganggu biasanya terdapat pada medium fermentasi, selain itu metode ini sulit. Metode terbaru tidak berdasar pada metode ini, tetapi berdasar pada 2 prinsip polarografik atau metode galvanic. Pada metode polarografik, arus elektrik negative voltase 0.6-0.8 dilalukan melalui elektroda yang dicelupkan pada elektrolit yang terbuat dari potassium klorida netral. Nogatif elektroda (katoda) tersebut terbuat dari lagam mulia seperti platimun atau emas sedangkan anodanya terbuat dari calomel atau Ag/AgCl. Pada kondisi ini oksigen terlarut kemudian direduksi pada permukaan dari katoda sesuai dengan reaksi sebagai berikut : Cathode: O2 + 2H2O + 2e H2O2 + 2OH– H2O2 + 2e– 2OH– Anode: Ag + Cl– Ag Cl + e– Overall: 4 Ag + O2 + 2H2 + 4 Cl 4 Ag Cl + 4OH– Arus yang diukur setelah melalui elektrolit sebanding dengan oksigen yang terlarut yang bereaksi pada katoda, anoda dan cairan elektrolit yang dipelajari. Oksigen terlarut berdifusi melalui membrane dan reaksinya pada katoda diukur menggunakan alat pengukur arus. (gambar 9.5). Elektrolite segera akan menjadi lemah akibat penggantian konstan Cl oleh OH sehingga elektrolit harus diganti. Pada metode galvanic, tidakada sumber listrik eksternal yang digunakan, dan listrik tersebut dihasilkan antar logam dasar anoda (seng atau cadmium) dan logam mulai katoda (perak atau emas) yang cukup untuk mereduksi oksigen pada katoda. Reaksi tersebut adalah :

Cathode: O2 + 2H2 + 4e _ 4 OH Anode: Pb _ Pb2+ + 2e Overall: O2 + 2Pb + 2H2O _ 2Pb(OH)2 Pada prinsipnya sama dengan metode sebelumnya. Arus listrik yang dihasilkan dari system sebanding dengan jumlah oksigen yang bereaksi pada katoda. Pada dasarnya elektrolit tidak ikut bereaksi tetapi permukaan anoda lama-kelamaan akan teroksidasi.

9.2.5.4 Tekanan Tekanan gas perlu diketahui agar tekanan positif dapat dijaga. Tekanan positif membantu mengurangi kontaminasi dan berkontribusi terhadap kecukupan aerasi. Tekanan dapat diketahui melalui alat manometer. 9.2.5.5 Kontrol Komputer Pada industry fermentasi, terutama pada industry antibiotic, biasanya pengoperasiannya disamakan seperti pada industry kimia. Pada industry fermentasi pada awal tahun 1970 an penggunaan computer dalam mengatur frementasi lebih

ketinggalan disbanding pada industry kimia. Akan tetapi situasi kini berbeda, industry fermentasi saat ini sangat otomatis. Otomatisasi adalah masalah keteknikan dan nilai tambah yang diharapkan dari system komputerisasi adalah sebagai berikut :

1) Mengurangi jumlah karyawan dan mengurangi intervensi secara manual 2) Penggunaan computer menjadikan kerja operator jadi mudah, mengurangi

kesalahan manusia 3) Data setiap aspek fermentasi dapat disimpan dan dapat dimanfaatkan untuk

meningkatkan proses fermentasi 4) Penelitian akan menjadi lebih mudah, misalnya dengan megamati efek dari

beberapa perubahan variable-variabe seperti oksigen terlarut, pH, aerasi, penambahan nutrisi, dan lain-lain

5) Kontrol kualitas akan lebih mudah dilakukan 6) Jika sumber daya terputus, dan kondisi darurat lainnya, system seharusnya

dapat segera mematikan dan menyalakan kembali secara otomatis, dan secara bertahap kembali ke kondisi aktivitas semula.

Sensor-sensor secara komersial telah tersedia dengan berbagai parameter yang dibutuhkan pada fermentor. Hal ini termasuk berbagai macam ion, potensial redoks, pengukuran masa sel, pengukuran beberapa jenis karbohidrat. Keberadaan kompputer menjadikannya mudah dalam memonitor operasi suatu fermentasi. 9.3 FERMENTOR ANAEROBIK SISTEM BATCH Pada beberapa proses fermentasi, tidak dibutuhkan jumlah oksigen yang banyak seperti yang terjadi pada fermentasi aerobic, bahkan pada beberapa proses sama sekali tidak diperlukan oksigen atau disebut dengan anaerobic. Fermentasi walaupun pada kondisi yang sangat ketat tetapi beberapa kondisi masih bersifat microaerofilik. Fermentor anaerobic, apakah dalam kondisi ekstrim atau microaerophilik tidak umum dipakai di industry. JIka dignakan pun jenis fermentornya mirip dengan fermentor aerobic, akan tetapi konstruksi dan operasinya berbeda seperti yang tercantum di bawah ini:

1. Tidak dlakukan aerasi, karena tidak dibutuhkan oksigen 2. Pengadukan dilakukan hanya untuk mendistribusikan organism secara merata,

bahan makanan, suhu, bukan untuk aerasi. Pada beberapa kasus pengadukan hanya dibutuhkan pada awalnya, co2 dan H2 yang dihasilkan dari fermentor anaerobic akan mengaduk medium

3. Medium dimasukan ke dalam fermentor ketika panas untuk meghindari absorpsi gas dan biasanya dimasukkan dari bawah fermentor

4. Fermentor sedapat mungkin diisi penuh untuk mencegah terjadinya kolom udara agar oksigen tidak ada.

5. Jika kondisi ekstrim tanpa okigen dikehendaki, gas inert seperti nitrogen dimasukkan dalam fermentor paling tidak pada awalnya untuk mengeluarkan oksigen

6. Senyawa redoks rendah, seperti sistein, dapat dimasukkan ke dalam medium.

Fermentor yang sama yang telah diterangkan sebelumnya dapat digunakan baik untuk fermentasi aerobic maupun anaerobic. Hal penting lainnya adalah mungkin jika fermentasi aerobic atau anaerobic dilakukan pada fermentor yang sama seperti pada pembuatan alcohol yang membutuhkan kodisi awal aerobikdimana sel diproduksi dalam jumlah besar, selanjutnya alcohol diproduksi pada kondisi anaerobic. Akan tetapi walaupun pada fermentasi ekstrim anaerobic, fermentasi dapat dilakukan pada tangki fermentor berpengaduk yang telah dijelaskan di atas. Dua jenis fermentasi ekstrim anaerobic adalah proses fermentasi aseton-butanol (Clostridium acetobutylicum) dan produksi anti tetanus toksoid (Clostridium tetani). Contoh fermentasi microaerofilik adalah produksi asam laktat, sedangkan untuk kondisi fermentasi awal aerobic dan selanjutnya anaerobic adalah produksi alcohol. Contoh lain adalah produksi dekstrandan produksi 2-3 butylene-glycol

9.4 KONFIGURASI FERMENTOR Berdasarkan nomenklatur dari Teknik Industry Kimia, fermentor diklasifikasikan menjadi 4 grup yaitu :

1) Batch fermentor (stirred Tank Batch Fermentor). Fermentor tipe ini telah diterangkan secara jelas di atas.

2) Continuous stirred tank fermentors: Tanki yang digunakan pada system ini secara esensi sama dengan fermentor batch, perbedaannya hanya pada kondisi pemasukan medium dan kelauran dari broth. Sistem tersebut menggunakan kultivasi berkelanjutan(CSTF in Fig. 9.6)

3) Tubular fermentors: Fermentor ini dinamakan demikian karena menyerupai tabung. Secara umum frementor jenis ini tidak memerlukan pengadukan karena reaktan (bahan yang beraksi) bergerak masuk dari satu daerah dan meninggalkannya melalui daerah yang lain tanpa usaha untuk dicampur. Karena tanpa pengadukan maka terjadi penurunan konsentrasi substrat secara bertahap sebaliknya terjadi peningkatan produk pada arah yang sama.

4) Fluidized bed fermentor: Dasarnya mirip dengan fermentor tubular. Pada kedua jenis fermentor kontinyu maupun tubular, hal yang berbahaya adalah dapat ikut terbuangnya organism. Lain halnya pada fluidized bed reactor, mikroorganisma disini dijaga agar tetap dalam kondisi suspensi dengan cara kecepatan dari medium diusahakan seimbang dengan gaya gravitasi. Jika kecepatannya lebih rendah, suspesi mikroorganisma akan mengendap di bawah sedangkan jika kecepatan aliran medium lebih kuat disbanding dengan berat sel maka sel akan mengalir terbawa keluar fermentor. Fermentor toer untuk usaha bird an cuka adalah contoh dari fluidized bed fermentor.

9.4.1 Fermentasi kontinyu Fermentasi kontinyu adalah dimana nutrisi terus menerus ditambahkan dan produk yang dihasilkan terus-menerus diambil. Fermentasi kontinyu berlawanan dengan fermentasi batch, dimana produk dipanen dan kemudian fermentor dibersihkan dan dipersiapkan untuk putaran berikutnya dari fermentasi. Pada industry kimia proses batch telah banyak digantikan dengan proses kontinyu.

Hal ini disebabkan pada produk dengan permintaan yang konstan dan tinggi, system kontinyu memiliki beberapa keuntungan. Kelebihan teresbut jika dikaitkan dengan industry microbial, beberapa potensi diantaranya adalah :

1) Penggunaan alat bias lebih intensif, terutama fermentor sehingga pengembalian modal yang digunakan untuk investasi dapat lebih cepat. Banyak waktu terbuang disbanding waktu yang digunakan untuk produksi produk final seperti waktu saat mengosongkan fermentor saat pemanenan, pembersihan, sterilisasi, pendinginan dan pengisian kembali dengan medium baru untuk batch berikutnya. Selain itu banyak waktu yang digunakan untuk periode lag dimana organism hanya tumbuh, tidak memproduksi (jika produknya adalah bahan metabolit), atau populasi maksimum belum tercapai (jika produk adalah sel itu sendiri). Pada system kontinyu segera setelah kondisi steady tercapai dan kontaminasi tidak terjadi, aktivitas produksi lainnya dapat dilakukan selama jangka waktu tertentu, sehingga dihindari waktu yang terbuang seperti pada system batch.

2) Sehubungan dengan ha di atas maka pekerja dapat lebih sedikit 3) Proses kontinyu lebih mudah diotomatisasikan, sehingga akan mengurangi

kesalahan manusia, dan menjadikan kualitas produk lebih seragam Otomatisai akan menghemat biaya tenaga kerja. Kecuali kemungkinan nilai tambah yag mungkin diperoleh pada fermentasi kontinyu, belum semua industry fermentasi menggunakan metode fermentasi kontinyu. Industri fermentasi yang telah menggunakan adalah industry bir, produksi khamir, pembuatan cuka, dan penanganan limbah. Alasan dari lambatnya menggunakan system kontinyu adalah dari segi teknis dan factor ekonomi.

Satu hal yang menjadi halangan, adalah kenyataan bahwa fermentasi kontinyu akan memudahkan terjadinya kontaminasi. Dapat dengan mudah dilihat bahwa pertumbuhan kontaminan yanglambat tidak akan muncul pada hari ke 4, 5 atau 10 dari fermentasi secara batch, tetapi pada fermentasi kontinyu dimana produksi berjalan 3, 6 atau bahkan 9 bulan terus menerus hal tersebut menjadi masalah besar. MAsalah lainnya adalah mutan yang dihasilkan akan lebih mudah beradaptasi pada fermentor kontinyu. Jika mereka ternyata lebih rpoduktif dibandingkan dengan orang tuanya, perbedaannya menjadi sulit untuk diketahui kecuali jika berpengaruh pada efisiensi. Jika mutan yang dihasilkan produktivitasnya lebih rendah, maka fermentasi kontinyu menjadi kurang baik. 9.4.1.1 Theory dari Fermentasi kontinyu Pada kultur batch, empat atau lima fase pertumbuhan telah diketahui. Fase lag, fase eksponensial atau pertumbuhan logaritmik, fase stasioner atau fase kematian atau fase penurunan. Ada juga yang menambahkan dengan fase survival. Pada fase lag, sel individu meningkat dalam ukuran, tetapi tidak dalam jumlahnya. Pada fase eksponensial populasi meningkat dua kali lipat pada kcepatan yang konstan dengan lingkungan yang cocok dan kebutuhan nutrisi yang cukup. Karena populasinya meningkat, berbagai macam jenis nutrisi mulai kehabisan, dan bahan-bahan inhibitor, termasuk asam kemudian diproduksi, dengan kata lain perubahan lingkungan terjadi.

Perubahan lingkungan akan menyebabkan kematian pada beberapa organism. Pada fase stasioner, kecepatan pertumbuhan dari organism sama dengan fase kematian. HAsilnya adalah populasi yang konstan. Pada fase kematian kecepatan kematian lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan pertumbuhan dan populasi menurun secara eksponensial. Jika selama fase eksponensial pertumbuhan, volume mutrisi dipelihara konstan dengan menjamin ketersediaan masukan nutrisi yang cukup setara dengan produk yang keluar, maka densitas dari mikroba menjadi konstan. Prinsip ini adalah pada kultur kontinyu di laboratorium yang disebut turbidostat. Telah didiskusikan sebelumnya pada fase stasioner, akibat dari kekuragan nutrisi, dan sebagian akibat dari keberadaan lingkunganyang tidak menyenangkan yang disebabkan oleh produk metabolit seperti asam,. Kedua factor yang tersebut tadi dapat digunakan untuk memelihara agar kultur berada pada densitas yang konstan. Pada kultur batch, berbagai macam nutrient yang dibutuhkan berada dalam kondisi berlebih. JIka dari seluruh nutrisi yang ada, satu dari nutrisi tersebut berada dalam kondisi kekurangan, maka kecepatan pertumbuahan dari organism tergantung pada proporsi dari nutrisi terbatas yang ditambahkan. Jadi jika 100 gram /liter dari nutrisi yang terbatas tersebut ibutuhkan untuk pertumbuhan maksimum, tetapi hanya ditambahkan 90 gram/liter maka kecepatan pertumbuannya hanya 90% dari maksimumnya. Oleh karenanya adalah mungkin mengontrol pertumbuhan pada berbagai kecepatan misalnya dengan menjadikan kecepatan penambahan nutrisi baru sama dengan kecepatan mengalirkan produk hasil fermentasi dan juga pasokan dari salah satu nutrisi dijaga agar tetap lebih kecil dari maksimum. Prinsip ini digunakan pada metode chemostat pada pertumbuhan kontinyu. Pada kedua metode chemostat dan turbidostat, kecepatan nutrisi yang masuk dengan pengeuaran broth (hasil fermentasi) harus berhubungan dengan waktu generasi atau kecepatan pertumbuhan dari organism. Jika kecepatan aliran nutrisi lebih tinggi maka tidak cukup waktu yang dibutuhkan oleh mikroorganisma untuk berkembang hingga mencapai populasi yang cukup. Organisma akan terbawa keluar. Jika kecepatan penambahan nutrisi terlalu rendah maka fase stsioner akan terjadi dan jumlah populasi akan mulai berkurang. Di atas telah diterangkan penggambaran secara non matematika prosedur dasar yang digunakan di laboratorium dan diaplikasikan pada industry dari kultivasi individual secara kontinyu. Studi lebih lanjut dapat dilihat pada fisiologi microbial Kesimpulannya, bahwa alat turbidostat berfungsi untuk menjamin dan menjaga volume dari kultur mikroba agar tetap densitasnya dan turbiditasnya konstan. Seluruh nutrisi berada dalam kondisi berlebih, dan densitas maupun turbiditasnya dimonitor dengan sel foto yang kemudian di translasikan perubahannya dalam bentuk mekanis secara otomatis menambah atau mengurangi kecepatan masuk medium atau pengeuaran dari broth seperlunya. Pada metode chemostat, populasi konstan dijaga pada kondisi volume konstan dengan menggunakan jumah sub maksimal dari nutrisi. Di laboratorium dan aplikasi pada industry, chemostat lebih banyak digunakan daripada turbidostat, hal ini disebabkan karena lebih kompelks dalam menggunakan turbidostat yang dibutuhkan dalam memnonitor aga densitas dari broth tetap konstan. 9.4.1.2 Klasifikasi dari kultivasi mikroba secara kontinyu

Adalah penting untuk megerti fisologi produksi dari produk fermentasi agar dapat medisain fermentasi kontinyu yang efisien. Klasifikasi dapat dilihat di bawah :

9.4.1.2.1 Fermentasi kontinyu satu tahap Pada fermentasi yang dilakukan pada satu wadah, nutrisi ditambahkan secara simultan dengan pengeluaran broth. Sistem ini cocok untuk fermnetasi yang berhubungan dengan pertumbuhan seperti khamir, alcohol, atau produksi asam organic.

9.4.1.2.2 Fermentasi kontinyu bertahap Terdiri dari beberapa tangki fermentasi yang berurutan. Medium masuk pada tangki pertama kemudian keluar ke tangki kedu, ketig atau keempat dan seterusnya. Medol ini biasa digunakan pada fermentasi yang melibatkan metabolit. Tangki pertama kemungkinan digunakan untuk fase pertumbuhan, dan tangki selanjutnya untuk produksi, tergantung pada berbagai kebutuhan agar dihasilkan produksi yang maksimal. 9.4.1.2.3 Fermentasi kontinyu satu atau lebih tahap dengan daur ulang Broth yang keluar dari fermentor dapat terbebas dari organism dengan cara disntrifugasi sedagkan supernatantnya dikembalikan lagi ke system. Sistem ini digunakan jika bahan media sulit didegradasi atau tidak mudah untuk didegradasiatau tidak mudah larut dalam air seperti misalnya kelompok hidrokarbon. Daur ulang dapat dilakukan pada fermentor satu tahap. Pada fermentor multi tahap, daur ulang melibatkan beberapa wadah yang berurutan sesuai dengan kebutuhan 9.4.1.2.4 Fermentasi semi kontinyu PAda fermentasi semi kontinyu, penambahan nutrisi secara simutan dan pengeluaran poduk dilakukan secara terputus-putus bukan terus menerus. Ada 2 tipe fermentasi semi kontinyu 1 kontinyu berputar (cyclic-continuous) Satu wadah biasanya digunakan, tetapi dapat pula beberapa wadah digunakan. Proses fermentasi menuju selesai atau mendekati selesai dan volume dari broth kemudian dipindahkan. Medium baru yang setara dengan volume broth yang dipindahkan kemudian dimasukan pada wadah fermetasi. Sesuai dengan jumlah medium baru yang masuk maka fermentasi kemudian berlanjut hingga kembali mencapai batas selesai yang kemudian beranjtu dengan proses sebelumnya yaitu pengeluaran sebaian hasil fermentasi dan penambahan kembali dengan medium yang baru dan terus berulang kontinyu. Sistem ini dikatakan gabungan dari siste batch dengan system kontinyu dan produktivitas dari system ini secara teoritis maupun eksperien lebih rendah disbanding dengan system kontinyu. Pada system penggunaan kembali sel, sel hasil sentrifugasi broth hasil fermentasi diinokulasikan kembali pada medium baru. Konotasi kontinyu terletak pada penggunaan sel kembali tetapi pada dasarnya adalah fermentasi batch. 9.4.1.3 Penerapan kultivasi secara kontinyusi selulosa. Pada berbagai literature menerangkan berbagai macam aplikasi dari fermentasi kontinyu, seperti produksi SCP, pelarut organic seperti aseton, butanol, isopropanol, asam asetat dari bahan baku tradisional seperti gula, apti maupun molase. Selulosa juga menjadi pertimbangan sebagai bahan bakunya dengan memanfaatkan enzim pendegradasi dari Trichoderma. Pada pertanian , pembuatan keju secara kontinyu, produksi starter yogurt, dan penggunaan kontinyu lactore pada whey terus dilakukan. Aplikasi di bidang medis dan veterinary amisalnya pada produksi kontinyu vaksin, dan penanaman sel Pengolahan limbah kontinyu untuk limbah kimiaselain menggunakan lumpur aktif , serta system pembuatan bir, dan wine, khamir, cuka dan alkohol secara kontinyu.

9.5 KULTIVASI FED-BATCH Kultifasi fed-batch adalah modifikasi dari kultivasi batch dimana nutrisi ditambahkan secara terputus-putus pada medium. Metode ini digunakan pada kultivasi khamir pada malt, dimana jika konsentrasi malt terlalu tinggi menyebabkan pertumbuhan khamir yang berlebih yang menjadikan kondisi menjadi anaerobic sehingga menstimuasi produksi ethanol disbanding sel khamir. Setelah berhasil diguanakan pada kultivasi khamir, metode asli atau modifikasi digunakan untuk mendapatkan rendemen yang lebih tinggi atau efisien pada penggunaan media dalam memproduksi berbagai antibiotic, asam amino, vitamin, gliserol, aseton, butanol dan asam laktat. Beberapa modifikasi menggunakan sitem penambahan secara kontinyu dibanding terputus-putus untuk satu atau beberapa komponen media, mengambil sebagian broth dari medium tumbuh dan pengenceran residu dengan medium baru dan penggunaan kapsul difusi. Kapsul difusi adalah kapsul dengan bagian ujung-ujungnya berupa membrane semi permeable. Nutrisi berdifusi keluar perlahan-lahan melalui membrane ke dalam medium