Mikrobiologi industri

Mikrobiologi industri adalah salah satu cabang dari ilmu mikrobiologi yang khusus mempelajari tentang pemanfaatan mikroorganisme untuk kepentingan industri, baik itu industri kimia, pangan, farmasi, obat-obatan serta pemanfaatan mikroorganisme untuk mengolah hasil samping industri yang bertujuan untuk menghasilkan produk yang bernilai ekonomi dan bermanfaat. Di lihat dari sudut perindustrian, mikroorganisme merupakan pabrik zat kimia yang mampu melakukan perubahan yang dikehendaki. yaitu dengan merombak bahan mentah (beberapa komponen dari medium tempat tumbuhnya dan yang dapat dianggap sebagai substrat) mengubah bahan mentah ini menjadi suatu produk baru.J. Pelcaar, Michael (2014). Dasar- Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia. hlm. 842–845.ISBN 979-8034-55-4.

Industri mikrobiologi digolongkan ke dalam beberapa kategori di antaranya :

 Minuman beralkohol
 Makanan tambahan
 Bahan kimia farmasi
 Bahan hayati (vaksin atau antiserum)
 Bahan kimia industri

Produk-produk mikrobiologi industri

Produk industri dari pemanfaatan bakteri
Bakteri digunakan dalam skala industri untuk menghasilkan berbagai macam zat kimia, enzim, asam amino, vitamin, dan substansi lain. Salah satu dari proses-proses ini , yaitu proses pembuatan cuka. Cuka (vinegar)berasal dari istilah Perancis vinaigre yaitu “anggur asam”. Cuka dibuat dengan cara membiarkan anggur menjadi asam dalam keadaan yang terawasi.

Pada pembuatan cuka terjadi dua macam perubahan bio kimiawi :
jmpl|Fermentasi ethanol
(1) Fermentasi alkoholik karbohidrat

(2) Oksidasi alkohol menjadi asam asetat.

Produk industri dari pemanfaatan khamir
jmpl|Plat kultur ragi
Khamir (yeast) adalah mikroorganisme pertama yang digunakan oleh manusia untuk industri pangan. Salah satu pemanfaatan khamir yang paling penting dan paling terkenal adalah produksi etil alcohol dari karbohidrat. Proses fermentasi ini, dimanfaatkan oleh pembuat bir, roti, anggur, bahan kimia, para ibu rumah tangga, dan lain-lain.  Alkohol merupakan zat pelarut dan bahan dasar paling umum yang digunakan di laboratorium dan di dalam industry kimia. Minuman alkoholik seperti bir, rum, wiski, anggur merupakan produk fermentasi khamir. Produk tersebut berbeda satu dengan yang lain karena bahan mentah dan galur khamir yang digunakaan juga berbeda. Penggunaan khamir juga dapat digunakan untuk meragi atau membuat adonan roti menjadi mengembang. Penerapan alkohol sebagai bahan bakar konvensional juga terwujud dalam bentuk Gasohol, yaitu campuran 90% bensin tanpa timbal dengan 10% alkohol yang diterapkan di beberapa daerah di Amerika Serikat dan Brazil.

Produk industri dari pemanfaatan kapang

Kapang digunakan di dalam produksi antibiotik dan berbagai zat kimia, enzim, dan produk pangan. Salah satu pemanfaatan kapang yang terkenal adalah di dalam proses fermentasi yang digunakan untuk menghasilkan penisilin. Perkembangan produksi penisilin dan antibiotik lain secara komersial merupakan salah satu peristiwa luar biasa dalam Sejarah mikrobiologi industri. Penisilin merupakan antibiotik pertama yang dibuat dalam skala industri.J. Pelcaar, Michael (2014). Dasar- Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia. hlm. 923–944.ISBN 979-8034-55-4.
Beberapa spesies kapang dapat mensintesis sejumlah besar enzim. Beberapa di antara enzim ini ialah pektinase, invertase, amilase, dan protease. Amilase menghidrolisis pati menjadi dekstrin dan gukla dan digunakan untuk membuat lem, dan bahan perekat, melepaskan perekat dari tekstil, menjernihkan sari buah, membuat bahan-bahan farmasi, dan lain-lain. Invertase menghidrolisisi sukrose menjadi campuran glukose dan levulose banyak digunakan dalam pembuatan gula-gula dan sirop yang tidak dapat dikristalkan dari sukrose. Protease digunakan terhadap kulit untuk memperhalus tekstur dan uratnya serta digunakan pada langkah-langkah pengolahan kulit lainnya.

Penerapan di Bidang Medis

Penerapan di bidang medis pada mikrobiologi industri adalah produksi obat-obatan baru yang disintesis dalam organisme tertentu untuk tujuan medis. Produksi antibiotik penting sebagai pengobatan untuk berbagai macam infeksi bakteri. Beberapa antibiotik dan prekursor umum yang alami diproduksi melalui proses yang disebut fermentasi. Mikroorganisme tumbuh dalam media cair yang dikendalikan ukuran populasinya demi menghasillkan produk dengan jumlah terbesar. Dalam lingkungan ini nutrisi, pH, suhu, dan oksigen turut dikendalikan agar jumlah selnya maksimal dan mencegah mereka agar tidak mati sebelum antibiotik yang diinginkan berhasil diproduksi. Setelah antibiotik diproduksi, antibiotik tersebut harus diekstraksi supaya menghasilkan pendapatan.

Vitamin juga diproduksi dalam jumlah yang masif dengan cara fermentasi ataupun biotransformasi. Contohnya Vitamin B2 (riboflavin) yang diproduksi melalui keduanya. Biotransformasi sering kali digunakan untuk produksi riboflavin, dan asal karbon untuk memulai reaksi ini adalah glukosa. Ada beberapa strain mikroorganisme yang direkayasa untuk menghasilkan jumlah riboflavin yang diproduksi. Organisme yang paling umum digunakan untuk reaksi ini adalah Ashbya gossypii. Proses umum lainnya untuk memproduksi riboflavin adalah proses fermentasi. Organisme yang umum digunakan pada produksi riboflavin melalui fermentasi adalah Eremothecium ashbyii. Segera setelah riboflavin diproduksi, riboflavin harus diekstraksi dari kaldu, ini dilakukan dengan memanaskan sel selama jangka waktu tertentu, lalu sel-selnya dapat disaring keluar dari larutannya. Riboflavin kemudian dimurnikan dan diluncurkan sebagai produk akhir.

Biotransformasi mikroba dapat digunakan untuk memproduksi obat steroid. Steroid dapat dikonsumsi secara oral ataupun melalui suntikan. Steroid berperan besar dalam pengendalian arthritis. Kortison adalah obat anti inflamasi yang digunakan untuk melawan arthritis, serta beberapa penyakit kulit lainnya. Steroid lain yang juga digunakan adalah testosteron yang diproduksi dari dehydroepiandrosterone dengan menggunakan spesies Corynebacterium.

Penerapan di Bidang Kimiawi

Sintesis asam amino dan pelarut organik juga dapat dibuat menggunakan mikroba. Sintesis asam amino esensial  seperti L-Metionina, L-Lisin, L-Triptofan dan asam amino non esensial L-Asam glutamat saat ini digunakan terutama untuk industri pakan, makanan, dan farmasi. Produksi asam amino ini disebabkan oleh Corynebacterium glutamicum dan fermentasi. C.glutamicum telah direkayasa agar bisa menghasilkan L-lisin dan L-Asam glutamat dalam jumlah besar. L-Asam glutamat memiliki permintaan tinggi karena asam amino jenis inilah yang dipakai untuk membuat Monosodium Glutamat (MSG) menjadi penyedap makanan. Di tahun 2012, total produksi L-Asam glutamat mencapai 2,2 juta ton dan diproduksi menggunakan teknik rendaman fermentasi yang telah diinokulasi dengan C.glutamicum. L-Lisin pada awalnya diproduksi dari asam diaminopimelat (DAP) oleh E.Coli, tetapi suatu ketika C.glutamicium ditemukan untuk produksi L-Asam amino.  Orgainisme ini bersama autotrof lainnya kemudiaan nantinya akan dimodifikasi agar menghasilkan asam amino lain seperti lisin, aspartat, metionina, isoleusina dan treonina L-Lisin juga dapat diproduksi melalui fermentasi oleh Corynebacterium dan E.coli, meskipun produksinya tidak sebesar asam amino lainnya, asam tersebut masih diproduksi untuk keperluan farmasi karena dapat dikonversi dan dipakai untuk menghasilkan neurotransmiter.

Produksi pelarut organik misalnya aseton, butanol, dan isopropanol melalui fermentasi merupakan salah satu hal pertama yang diproduksi dengan penggunaan bakteri, karena kiralitas produk yang diperlukan mudah dicapai dengan menggunakan sistem yang hidup. Proses fermentasi pelarut memakai serangkaian spesies bakteri Clostridia. Awalnya  metode produksi pelarut tidak seproduktif yang digunakan sekarang ini. Jumlah bakteri yang dibutuhkan untuk suatu produk memang banyak, tetapi hasil yang benar-benar terproduksi jumlahnya sedikit. Banyak kemajuan teknologi kemudian ditemukan yang memperkenankan ilmuwan untuk mengubah secara genetik strain ini untuk mencapai hasil pelarut-pelarut ini agar lebih berlimpah. Strain clostridial ini ditransformasi sehingga memiliki salinan gen ekstra dari enzim-enzim yang diperlukan untuk produksi pelarut, sekaligus membuat mereka lebih toleran ketika pelarut diiproduksi dengan konsentrasi yang lebih tinggi dari biasanya, ini dikarenakan bakteri bakteri memiliki rentang produk mana yang bisa mereka tinggali sebelum lingkungannya menjadi beracun. Menghasilkan lebih banyak strain yang dapat menggunakan substrat lain juga merupakan cara lain untuk meningkatkan produktivitas bakteri ini.

Referensi

industri