BioteknologiPenggunaan biokimia,

mikrobiologi dan keteknikan kimia secara terpadu untuk menerapkan teknologi pemanfaatan mikroba dan kultur jaringan.

Mencakup: produksi pangan terfermentasi, antibiotika, enzim, alkohol, pelarut organik, vitamin, kultivasi sel, pengendalian limbah cair, pemurnian minyak, pengikatan nitrogen dan lain-lain.

BioindustriSalah satu bagian dari

bioteknologi yakni penerapan mikroorganisme dan enzim dalam skala besar (skala industri) serta memperhitungkan kajian eknomi dan untung rugi suatu proses produksi.

Kajian terpenting dalam bioindustri adalah teknologi fermentasi.

Fermentasi“Ferverve” (latin): “mendidih”

penampakan menarik dari sari anggur yang terfermentasi.

Disimilasi anaerobik senyawa-senyawa organik yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme atau ekstrak dari sel-sel tersebut, mencakup juga aksi mikrobia yang terkontrol.

Dalam arti luas, juga untuk produksi cuka, asam sitrat, asam sitrat, enzim, penisilin dan lain-lain.

Proses FermentasiAksi mikrobial yang tertentu dan

jelas.Sitologi organisme tinggi

berarti proses-proses biokimia yang karakteristiknya sama dengan fermentasi mikrobial.

Mencakup pertumbuhan, asimilasi, biosintesa dan disimilasi

PertumbuhanMencakup peningkatan ukuran

sel serta reproduksi sel secara langsung dengan pembelahan, pertunasan atau pembentukan badan khusus seperti spora dan konidia.

AsimilasiAktivitas yang mengubah

berbagai komponen substrat menjadi sebstansi sel, sehingga memberikan pertumbuhan dan aktivitas hidup yang diperlukan

BiosintesaPembentukan senyawa-senyawa

kompleks dalam sel dalam jumlah yang lebih banyak daripada yang diperlukan untuk menjaga dan mempertahankan aktivitas normal sehari-hari

Senyawa biosintesa pada umumnya berupa substandi aktif biokimia esensial (enzim, vitamin, antibiotika, toksin, dll) dapat tetap berada dalam sel ataupun dikeluarkan ke luar sel.

DisimilasiProses pengubahan senyawa substrat

atau senyawa-senyawa di dalam sel seperti glikogen dan ATP menjadi senyawa yang energinya lebih rendah, sedemikian rupa hingga energi dibebaskan dalam proses ini.

Berlangsung di dalam sel dan produknya dikeluarkan ke media sekitarnya.

Terutama menghasilkan senyawa organik, sedikit senyawa anorganik dan beberapa unsur.

Proses DisimilasiBersifat oksidatif dan dapat

berlangsung:◦Penambahan oksigen◦Pelepasan hidrogen◦Pelepasan elektron

Pemilihan Strain Mikroba

Pemilihan strain sangat tergantung kepada teori klon (cloning theory). Tipe produk dapat diklasifikasikan dala tiga cara, yakni:

◦Menurut tipe metabolisma terkait◦Menurut kenyataan apakah produk itu

sendiri adalah produk gen rekombinan (protein) atau hasil sintesis sebagai konskuensi perubahan metabolisme bakteri oleh inklusi gen rekombinan

◦Nilai produk

Kriteria strain terpilihMampu bekerja untuk substrat yang beragamMemiliki ciri fermentasi yang baik tanpa

memerlukan O2 yang berlebihan dan pembangkit panas

Suhu fermentasi tak terbatasTidak menghasilkan enzim pendegradasi dan

tahan terhadap toksisitas produkTidak patogenUntuk penghasil bahan theurapeutik tidak

menghasilkan endotoksinDapat mempertahankan stabilitas genetikTahan terhadap infeksi bakteriofagaMudah dikontrol

Kriteria rancang bangun mediaApakah survei pasar menjanjikan

prospek yang baik?Apakah formulasi media

memberikan biaya yang mahal?Rute produksi terpilih (batch,

sinambung, imobilisasi)Konsentrasi sisa minimal pada

produk jadiAdanya jaminan ketersediaan

komponen substrat secara lestari

Pembentukan produkProduk akhir secara kuantitatif tergantung pada: Kapasitas sintesis Kestabilan sistem sintesis Ketersediaan substrat Perolehanan produk dalam pemurnian (recovery)

Kapasitas sintesis tergantung pada beberapa kriteria fisiologik,yaitu: Jumlah enzim yang ada Aktivitas enzim khusus Kestabilan enzim Kestabilan dan ketersediaan komponen-komponen

pensintesa (m-RNA, t-RNA dan lain-lain)

Produktivitas

Kalkulasi produktivitas yang didefinisikan sebagai massa produk terbentuk per unit volume per jam harus mempertimbangkan dua faktor penting, yaitu:Waktu putar (turn around time)

fermentasiKerusakan dalam laju

pembentukan produk selama fermentasi langsung

Rancang bangun proses

Terdapat empat proses dasar yang umum dilakukan, yaitu:

1. Operasi sistem batch2. Operasi sistem batch yang

diumpani (feed-batch)3. Operasi sistem sinambung4. Operasi imobilitas, yaitu operasi

yang menggunakan sel atau enzim yang telah diimobilisasi