II. MIKROORGANISME UNTUK INDUSTRI

1
II. MIKROORGANISME UNTUK INDUSTRI

• Kompetensi
• mahasiswa memahami jenis-jenis mikroorganisme
  yang berperan dalam
• industri fermentasi dan usaha pengembangannya

2
Mengapa mikroorganisme ?

• kultivasi mudah
• pertumbuhan cepat (waktu generasi pendek orde
  menit atau jam)
• kebutuhan substrat murah (dapat menggunakan
  limbah)
• produk beragam
• mudah dimanipulasi genetiknya

3
Jenis mikroorganisme

• virus,
• bakteri,
• actinomycetes,
• khamir,
• fungi,
• alga.

4
Sumber mikroorganisme

• Isolasi dari sumber alami
• shotgun dan objective
• Koleksi kultur
• American Type Culture Collection (ATCC) Manassa,
  Virginia, USA, yang mengkoleksi semua tipe
  mikroorganisme
• Centraalbureau vour Schimmelcultures (CBS) Baarn,
  The Netherlands, yang mengkoleksi filamentous
  fungi dan yeast
• National Collection of Food Bacteria (NCFB)
  Aberdeen, yang mengkleksi bakteri untuk industri
  pangan
• Nutrition and Food Culture Collection (NFCC) PAU
  Pangan dan Gizi, UGM, Yogyakarta, yang
  mengkoleksi semua tipe mikroorganisme untuk
  industri pangan

5
Mikroorganisme industri secara ideal mempunyai
sifat-sifat sebagai berikut

• genetik stabil
• produksi produk target efisien
• sedikit atau tidak memerlukan vitamin dan
  faktor-faktor pertumbuhan tambahan
• menggunakan sumber karbon murah dan mudah
  diperoleh
• mudah dimanipulasi genetiknya
• aman dan nonpatogenik (tidak menghasilkan agen
  toksik), kecuali produk targetnya
• produk target mudah dipanen dan dipurifikasi

6
Beberapa contoh target perbaikan galur adalah
sebagai berikut

• pertumbuhan cepat
• stabilitas genetik
• tidak toksik terhadap manusia
• ukuran sel besar (sehingga mudah dipisahkan dari
  kultur)
• mampu menggunakan substrat murah
• modifikasi morfologi submerged
• eliminasi produksi senyawa yang dapat mengganggu
  proses hilir
• derepresi katabolit
• deregulasi fosfat
• perubahan permeabilitas untuk memperbaiki laju
  eksport produk
• resisten metabolit

7
Contoh mikroorganisme yang berperan dalam
industri fermentasi dan produk yang dihasilkannya

Products Bacteria Yeasts and filamentous fungi
Traditional products Traditional products Traditional products
Bread, beer, wine and spirits Mainly Saccharomyces cerevisiae
Cheeses, other dairy products Lactic acid bacteria
Ripening of blue and Camembert-type cheeses Penicillium species
Fermented meats and vegetables Mostly lactic acid bacteria
Mushrooms Agaricus bisporus, Lentinula edodes
Soy sauce Aspergillus oryzae, Zygosaccharomyces rouxii
Sufu (soya bean curd) Mucor species
Vinegar Acetobacter species
8
Agricultural products Agricultural products Agricultural products
Gibberellins Fusarium moniliforme
Fungicides Coniothyrium minitans
Insecticides Bacillus thuringiensis
Silage Lactic acid bacteria
Amino acids Amino acids Amino acids
L-Glutamic Corynebacterium glutamicum
L-Lysine Brevibacterium lactofermentum
L-Tryptophan Klebsiella aerogenes
9
Enzymes Enzymes Enzymes
Carbohydrases - ?-amylase Bacillus subtilis
- ?-amylase Aspergillus niger
- amyloglucosidase Aspergillus niger
- glucose isomerase Streptomyces olivaceus
- invertase Kluyveromyces species
- lactase ( ?-galactosidase) Kluyveromyces lactis
Cellulases Trichoderma viride
Lipases Candida cylindraceae
Pectinases Aspergillus wentii
Proteases - subtilisin (alkaline) Bacillus licheniformis
- neutral Aspergillus oryzae
- microbial rennet (acid) Rhizomucor miehei
10
Fuels and chemical feedstocks Fuels and chemical feedstocks Fuels and chemical feedstocks
Acetone Clostridium species
Butanol Clostridium acetobutylicum
Ethanol Zymomonas mobilis Saccharomyces cerevisiae
Glycerol Zygosaccharomyces rouxii
Methane Methanogenic archaens
Nucleotides Nucleotides Nucleotides
5-Inosine monophosphate Bacillus subtilis
5-Guanosine monophosphate Brevibacterium ammoniagenes
11
Nucleotides Nucleotides Nucleotides Nucleotides
5-Inosine monophosphate Bacillus subtilis
5-Guanosine monophosphate Brevibacterium ammoniagenes
Organic acids Organic acids Organic acids Organic acids
Actic Acetobacter xylinum Acetobacter xylinum
Citric Aspergillus niger Yarrowia lipolytica
Fumaric Rhizopus species
Gluconic Acetobacter suboxydans Acetobacter suboxydans
Itaconic Aspergillus itaconicus
Kojic Aspergillus flavus
Lactic Lactobacillus delbrueckii Lactobacillus delbrueckii
12
Pharmaceuticals and related compounds Pharmaceuticals and related compounds Pharmaceuticals and related compounds
Alkaloids - ergotamine Claviceps purpurea
- ergometrine Claviceps fusiformis
- D-lysergic acid Claviceps paspali
Antibiotics - Aminoglycosides - streptomycin Streptomyces griseus
- ?-Lactams - penicillins Penicillium chrysogenum
- cephalosporins Acremonium chrysogenum
- clavulanic acid Streptomyces clavuligerus
- Lantibiotics - nisin
- Macrolides - erythromycin Saccharapolypora erythraea
- Peptides - bacitracin Bacillus licheniformis
- gramicidin Bacillus brevis
- Tetracyclines - chlortetracycline Streptomyces aureofasciens
13
Hormones - Human growth hormone Rec. Eschericia coli Rec. S. cerevisiae
- Insulin Rec. E. coli Rec. S. cerevisiae
Immunosuppressants - cycloporin Trichoderma polysporum
Interferon Rec. E. coli Rec. S. cerevisiae
Steroids Arthrobacter species Rhizopus species
Vaccines Bacillus anthracis Clostridium tetani Rec. E. coli Salmonella typhi
Vitamins - B12 (cyanocobalamin) Pseudomonas denitrificans
- ?-Carotene (provit. A) Blakeslea trispora
- Ascorbic acid (vit. C) Acetobacter suboxydans
- Riboflavin Rec. Bacillus subtilis Ashbya gossypii
14
Polymers Polymers Polymers
Alginates Azotobacter vinelandii
Cellulose Acetobacter xylinum
Dextran Leuconostoc mesenteroides
Gellan Sphingomonas paucimobilis
Polyhydroxybutiyrate Ralstonia eutropha
Pullulan Aureobasidium pullulans
Scleroglucan Sclerotium rolfsii
Xanthan Xanthomonas campestris
Single cell protein Methylococcus capsulatus Methylophilus methylotropus Candida utilis Fusarium venenatum Kluyveromyces marxianus Paecilomyces variotii Saccharomyces cerevisiae
Sumber Waites et al. (2001).