Sumber 1: Cara melakukan fermentasi Submerged
Fermentasi Fermentasi submerged submerged adalah budidaya budidaya mikroorga mikroorganisme nisme dalam broth broth cair. Enzim pada skala skala indust industri ri dapat dapat diprod diproduks uksii dengan dengan menggu menggunak nakan an proses proses ini. ini. Tahapan ahapan ini meliba melibatkan tkan mikr mikroo oorg rgan anism ismee yang yang tumb tumbuh uh (bak (bakte teri ri dan dan jamu jamur) r) di dala dalam m pemb pembul uluh uh tertu tertutu tup p yang yang mengandung broth dan konsentrasi oksigen yang tinggi. Sebagai mikroorganisme memecah nutrisi, mereka melepaskan enzim yang diinginkan ke dalam larutan. Karena pengembangan teknologi teknologi ermentasi ermentasi berskala berskala besar, besar, produksi produksi enzim mikroba menyumbang menyumbang sebagian besar output industri bioteknologi. Fermentasi berlangsung di ermenter dengan !olume hingga ".### meter kubik. $edia ermentasi mensterilkan nutrisi berdasarkan bahan baku terbarukan seperti jagung, gula dan kedelai. Sebagian Sebagian besar enzim industri industri disekresikan disekresikan oleh mikroorg mikroorganisme anisme ke media ermentasi ermentasi untuk memecah sumber karbon dan nitrogen. %roses ermentasi terjadi dalam & kondisi, batch dan continuous. 'alam proses batch, batch, nutrisi yang disterilkan ditambahkan ke ermenter selama pertumbuhan biomassa. 'alam proses kontinyu, nutrisi cair yang disterilkan dimasukkan ke dalam ermenter pada laju alir yang sama dengan broth ermentasi yang meninggalkan sistem. ni akan akan mencap mencapai ai produk produksi si mapan. mapan. %arame %arameter ter sepert sepertii suhu, suhu, p, konsum konsumsi si oksige oksigen n dan pembentukan karbondioksida diukur dan dikendalikan untuk mengoptimalkan proses ermentasi. %ertama, dalam memanen enzim dari media ermentasi, seseorang harus menghilangkan produk yang tidak larut, mis. Sel mikroba. al ini biasa dilakukan dengan sentriugasi. Karena kebanyakan enzim industri bersiat ekstraselular (disekresikan oleh sel ke lingkungan luar), mereka tetap berada dalam kaldu ermentasi setelah biomassa telah hilang. *iomassa dapat didaur ulang sebagai pupuk, tapi pertama+tama harus diolah dengan kapur untuk menginakti!asi mikroorganisme dan menstabilkannya selama penyimpanan. Enzim dalam kaldu sisa kemudian dipekatkan dengan penguapan, iltrasi membran atau kristalisasi tergantung pada aplikasi yang diinginkan diinginkan.. ika diperlukan diperlukan sediaan enzim enzim murni, murni, biasanya biasanya diisolasi diisolasi dengan dengan kromatogr kromatograi ai pertukaran gel atau ion. -plikasi tertentu memerlukan produk enzim padat, jadi enzim bubuk kasar dibuat menjadi butiran agar lebih mudah digunakan. Terkadang Terkadang cairan cairan lebih disukai karena lebih mudah ditangani dan diikat bersama dengan bahan cair lainnya.
Sumber 2 : solid solid state state and submer submerged ged fermen fermentat tation ion for the produc productio tion n of bioact bioactive ive substances: a comparative study Solid State Fermentation
SSF menggunakan substrat padat, seperti dedak, ampas tebu, dan pulp kertas. Keuntungan utama penggunaan substrat ini adalah baha bahan limbah kaya nutrisi dapat dengan mudah didaur ulang sebagai substrat. 'alam teknik ermentasi ini, substrat digunakan sangat lambat dan stabil, sehingga substrat yang sama dapat digunakan untuk periode ermentasi yang lama. /leh karena itu, teknik ini mendukung pelepasan nutrisi yang terkontrol. SSF paling cocok untuk teknik ermentasi yang melibatkan jamur dan mikroorganisme yang membutuhkan kadar
air lebih sedikit. 0amun, tidak bisa digunakan dalam proses ermentasi yang melibatkan organisme yang membutuhkan a tinggi (akti!itas air), seperti bakteri. (*abu dan Satyanarayana, "112). Submerged Fermentation
SmF menggunakan substrat cair yang mengalir bebas, seperti tetes tebu dan broth. Senyaa bioakti disekresikan ke dalam kaldu ermentasi. Substratnya digunakan dengan cukup cepat3 $aka perlu terus diganti 4 ditambah dengan nutrisi. Teknik ermentasi ini paling cocok untuk mikroorganisme seperti bakteri yang membutuhkan kadar air tinggi. Keuntungan tambahan dari teknik ini adalah pemurnian produk lebih mudah. SmF terutama digunakan dalam ekstraksi metabolit sekunder yang perlu digunakan dalam bentuk cair Fungal Enzymes
*eberapa enzim yang digunakan untuk industri telah diekstraksi dari jamur yang termasuk dalam genus Aspergillus. %entingnya genus ini begitu banyak, sehingga telah dipelajari sebagai organisme model untuk produksi enzim jamur (olker et al., &##5). Sebenarnya, -.niger sejauh ini adalah satu+satunya sumber enzim jamur terbesar. %erbedaan metabolik antara SSF dan SmF berdampak langsung pada produkti!itas jamur. ni dapat digambarkan dengan jelas dari Tabel " (olker et al., &##5).
Sumber 3: https://riezz.ordpress.!om/2""#/11/2$/solid%state%fermentation%and% submerged%fermentation/ 1. Fermentasi padat & Solid State Fermentation' a. (efinisi Fermentasi media padat merupakan proses ermentasi yang berlangsung dalam substrat tidak larut, namun mengandung air yang cukup sekalipun tidak mengalir bebas. Solid State Fermentation mempunyai kandungan nutrisi per !olum jauh lebih pekat sehingga hasil per !olum dapat lebih besar. b. )euntungan $edium yang digunakan relati sederhana 6uang yang diperlukan untuk peralatan ermentasi relati kecil,karena air yang digunakan sedikit. nokulum dapat disiapkan secara sederhana Kondisi mediumtempat pertumbuhan mikroba mendekati kondisi habitat alaminya -erasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang diatara tiap partikel substratnya %roduk yang dihasilkan dapat dipanen dengan mudah
!. Faktor%faktor yang mempengaruhi Kadar air 7 Kadar optimum tergantung pada substrat, organisme dan tipe produk akhir. Kisaran kadar air yang optimal adalah 8#+98:. Kadar air yang tinggi akan mengakibatkan penurunan porositas, pertukaran gas, diusi oksigen, !olum gas, tetapi meningkatkan resiko kontaminasi dengan bakteri 7 Temperatur berpengaruh terhadap laju reaksi biokimia selama proses Temperatur ermentasi %ertukaran gas 7%ertukaran gas antara ase gas dengan substrat padat mempengaruhi proses ermentasi d. Contoh & Fermentasi menggunkan A.niger untuk memproduksi enzim hidrolisis pada bahan makanan) *eberapa hasil penelitian menunjukkan baha kapang -.niger mampu memecahkan ikatan kompleks mineral asam itat pada dedak padi, menghasilkan enzim hidrolisis, meningkatkan kandungan protein kasar dan menurunkan kandungan serat kasar pada bungkil kelapa, *rosedur
".
*ahan yang sudah digiling halus dicampur dengan air (;## ml air untuk " kg bahan) dan campuran mineral sebanyak 22,98 gam dengan komposisi sebagai berikut 7 <,2: (05)&S/53 &: urea3#,98: 0a &%/53 #,&8: $gS/ 5 dan #,98: K=l
&.
Semua bahan dicampur sampaihomogen kemudia dikukus selama <# menit dan didinginkan
<.
'iinkubasi dengan spora A.niger sesuai dengan perlakuan
5.
'iinkubasi secara anaerobic dengan ketealan & cm pada baki plastic yang ditutupi dengan plastic dan disimpan pada suhu ruang (&2>=) selama < hari
8.
%roduk ermentasi diremas, diaduk,dimampatkan,di!akum dalam kantong plastik dengan ukuran & kg.
2.
nkubasi secara enzimatis selama < hari
9.
'ikeringkan lalu digiling
2. Fermentasi +edia Cair & Submerged Fermentation' a. (efinisi Submerged Fermentation adalah ermentasi yang melibatkan air sebagai ase kontinyu dari sistem pertumbuhan sel bersangkutan atau substrat, baik sumber karbon maupun mineral terlarut atau tersuspensi sebagai partikel+partikel dalam ase cair. Fermentasi cair dengan teknik tradisional tidak dilakukan pengadukan, berbeda dengan teknik ermentasi cair modern melibatkan ermentor yang dilengkapi dengan 7 pengaduk agar medium tetap homogen, aerasi, pengatur suhu (pendinginan dan pemanasan) dan pengaturan p. %roses ermentasi cair modern dapat dikontrol lebih baik dan hasil lebih seragam dan dapat diprediksi. uga tidak dilakukan sterilisasi, namun pemanasan,perebusan dan pengukusan mematikan banyak mikroba competitor . b. ,enis%-enis media !air a). Fermentasi yang diagitasi dimana substratnya larut dalam air enis ermentasi ini dikerjakan dalam suatu labu atau gelas yang cocok atau lebih modern dengan menggunakan fermentor dimana substratnya larut sempurna dalam air. %engambilan subtrat oleh mikroba melalui ase larutan dalam air. %ada kultur labu yang dikocok, agitasi dilakukan dengan bantuan alat pengocok ( Shacker ).%ada fermentor agitasi dkerjakan oelh motor dan dapat dibantu oleh aerasi (?elembung udara). b). Fermetasi yang diagitasi dimana zat yang tidak larut dalam air tersuspensi salam ase cair %ada ermentasi ini substrat zat padat tidak larut dalam air tetapi dalam bentuk bubuk+ bubuk halus yang tersuspensi dalam sejumlah air yang banyak. ?aram dan zat+zat hara lain mungkin terlarut dalam air. Konsentrasi substrat dalam media dapat ber!ariasi mulai dari satu persen sampai pada suatu keadaan yang menyerupai bubur. %engambilan substrat oleh mikroba biasanya disertai dengan produksi suatu aktor yang dapat melarutkan yang mungkin siatnya ekstraseluler atau terletak didalam dinding dalam air sehingga partikel substrat tersuspensi secara merata dalam medium yang mengandung air agar terjadi kontak dengan mikroba secara maksimum. c). Fermentasi yang diagitasi dimana zat cair yang tidak larut dalam air tersuspensi dalam ase cair. enis ermentasi ini dan mekanisme pengambilan substrat sama dengan yang kedua, kecuali siat bersiat cair. d). Fermentasi yang tidak diagitasi dimana substratnya larut dalam ase cair %ada ermentasi ini substrat larut dalam air tetapi medianya tidak diagitasi atau dikocok. %engambilan substrat melalui ase cair. $edium didistribusikan berupa larutan yang dangkal dalam bentuk baki atau dalam suatu adah yang mempunyai permukaan yang luas dan dalamya media biasanya &,8 @ 8,# cm untuk produksi yang tinggi.
Antuk produksi kompoen+komponen pakan yang paling banyak digunakan adalah ermentasi cair jenis pertama, menyusul jenis keempat untuk memproduksi asam+asam organik seperti asam sitrat, asam glutamat dan jenis ketiga untuk produksi protein sel tunggal (%ST). Fermentasi media cair untuk memproduksi pakan secara langsung memungkinkan dilakukan jika dalam proses ermentasi telah terbentuk komponen yang diinginkan disamping sejumlah biomassa yang dapat digunakan. %roses ini biasanya masih membutuhkan proses tambahan setelah akhir ermentasi. !. )euntungan B ampir disemua bagian tangki terjadi ermentasi B Kontak antar reaktan dan bakteri semakin besar
d. )elemahan B *iaya operasi relati mahal e. Contoh (%embuatan asam asetat dengan metode ermentasi) ndustri ermentasi di negara+negara maju sudah berkembang sedemikian pesatnya, termasuk dalam produksi hasil+hasil pemecahan atau metabolit primer oleh mikroba (asam, asam amino, alkohol), hasil metabolit sekunder (antibiotik, toksin), produksi masa sel (protein sel tunggal), enzim, dan sebagainya. $ikroba yang umum digunakan dalam industri ermentasi termasuk dalam bakteri dan ungi tingkat rendah yaitu kapang dan khamir. -sam asetat memiliki beberapa nama antara lain asam etanoat, !inegar (mengandung minimal 5 gram asam asetat per "## larutan), atau asam cuka. -sam asetat merupakan senyaa organik yang mengandung gugus asam karboksilat. 6umus molekul dari asam asetat adalah = &5/& *rosedur ". Ampan yang mengandung ;+"& : etanol diinokulasi dengan Acetobacter acetigenum &. Temperatur proses dipertahankan pada rentang suhu &5+&1 o= <. *akteri tumbuh di dalam suspensi antara gelembung udara dan cairan yang diermentasi 5. Ampan di masukan meleati bagian atas tangki 8. Adara didistribusikan dalam cairan yang diermentasi sehingga membentuk gelembung+ gelembung gas. Adara keluar tangki meleati pipa pengeluaran di bagian atas tangki 2. Temperatur proses dipertahankan dengan menggunakan koil pendingin stainless steel yang terpasang di dalam tangki 9. Defoamer yang terpasang di bagian atas tangki membersihkan busa yang terbentuk dengan sistem mekanik
)elebihan metode solid fermentation dibanding submerged fermentation
$etode ermentasi yang sering digunakan dalam produksi in!ertase ada dua macam, yaitu Solid State Fermentation (SSF) dan Submerged (SmF). Solid State Fermentation (SSF) merupakan salah satu metode ermentasi, dimana mikroorganisme yang tumbuh pada substrat padat dengan kadar air yang rendah. $etode ini cocok untuk golongan jamur berilamen.Substrat yang digunakan umumnya terdiri dari produk sampingan nabati atau berasal dari limbah pertanian seperti beet pulp, dedak gandum, bagase tebu, sekam padi dan limbah kulit nanas.Substrat yang digunakan dalam SSF biasanya merupakan senyaa yang tidak larut dalam air, dan mengandung komponen penting seperti = dan 0. Komponen tersebut digunakan sebagai sumber nutrisi untuk menghasilkan metabolit yang diinginkan. Submerged Fermentation (SmF) merupakan salah satu metode ermentasi dengan menggunakan substrat cair. %enambahan maupun penggantian nutrisi dalam media Submerged Fermentation (SmF) berjalan kontinyu. Teknik ermentasi ini paling cocok untuk mikroorganisme seperti bakteri yang membutuhkan kadar air yang tinggi. 'ibandingkan dengan Submerged (SmF), Solid State Fermentation (SSF) lebih hemat biaya, konsumsi air yang lebih rendah, mengurangi biaya pengolahan air limbah dan konsumsi energi yang lebih rendah, tingkat produkti!itasnya tinggi, tekniknya sederhana, recovery produknya lebih baik, dan busa yang terbentuk sedikit. SSF lebih cocok digunakan di negara+ negara berkembang.
$urahnya harga residu pertanian dan agro+industri merupakan salah satu sumber yang kaya akan energi yang dapat digunakan sebagai substrat dalam sistem ermentasi padat. Fakta menunjukkan baha residu ini merupakan salah satu sumber karbon terbaik yang ada dialam. 'alam SSF substrat padat tidak hanya menyediakan nutrient bagi kultur tetapi juga sebagai tempat penyimpanan air untuk sel mikroba. Faktor utama yang mempengaruhi sintesis mikroba dalam sistem SSF meliputi3 pemilihan substrat yang cocok, jenis mikroorganisme, ruang antar partikel dan luas permukaan substrat, kadar air substrat, kontrol suhu ermentasi, kebutuhan /& dan lama ermentasi.
