PERANAN MIKROBIOLOGI DALAM BIDANG INDUSTRI Makalah Disusun guna memenuhi tugas Mata Kuliah : Mikrobiologi Yang diampu oleh : Siti Mukhlishoh Setyawati, M.Si
Disusun oleh : Nila Nadiyya lathifah
(113811035)
FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI WALISONGO SEMARANG 2014
PERANAN MIKROBIOLOGI DALAM BIDANG INDUSTRI I.
PENDAHULUAN Dalam kehidupan sehari-hari tanpa disadari manusia selalu berhubungan dengan jasad renik dari alam dunia yang tidak tampak dengan mata biasa. Sebagian dari manusia hidup dengan bergantung kepada mikroba. Itu sebabnya pengetahuan mengenai peranan mikroorganisme dalam kehidupan manusia sangat penting untuk dimengerti dan dipahami. Ilmu pengetahuan tentang mikroorganisme disebut Mikrobiologi.1 Peranan mikroba bagi manusia memiliki dua sisi, di satu sisi mereka banyak merugikan sebagai agen penyebab berbagai penyakit infeksi sehingga tidak sedikit menjadi mesin pembunuh populasi manusia, hewan dan organisme lain. Namun di sisi lain, mikroba banyak menguntungkan umat manusia. Beberapa contohnya yaitu yoghurt, tempe, oncom, anggur, tempe dan lain lain. Contoh-contoh di atas merupakan hasil kerja keras mikroba dan ini merupakan peran mikroba yang mrnguntungkan bagi manusia. Peran lain mikroba yang menguntungkan yaitu menolong manusia dari kematian akibat ganasnya penyakit karena dibantu oleh antibiotika yang dihasilkan oleh mikroba.
2
Dalam makalah ini akan membahas mengenai peran mikrobiologi dalam
bidang industri. II.
RUMUSAN MASALAH A. Apakah pengertian mikrobiologi? B. Apakah pengertian mikrobiologi industri? C. Apa peran mikrobiologi dalam bidang industri?
III. PEMBAHASAN A. Pengertian Mikrobiologi Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari bentuk, sifat, kehidupan dan penyebaran jasad renik atau mempelajari tentang perikehidupan makhluk kecil yang hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Materi mikrobiologi mencakup bakteriologi, hewan bersel satu, dan jamur terutama tingkat rendah.3
1
Irianto, Koes, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 1, (Bandung: Yrama Widya, 2007), hal. 16 2 Oetami Dwi Hajoeningtijas, MIkrobiologi Pertanian, (Yogyakarta: Graha Ilmu, 2012), hal.1-2 3 Subandi, Mikrobiologi Perkembangan, Kajian dan Pengamatan dalam Perspektif Islam, (Bandung: Remaja Rosdakarya, 2010), hal. 20
Jauh sebelum mikrobiologi berkembang, dalam ayat Al-Qur’an sudah dijelaskan tentang adanya makhluk mikroskopis, hal ini terdapat dalam QS. Az Zumar ayat 21 yang berbunyi:
عا ُم ْخت َ ِلفًا أ َ ْل َوانُهُ ثُم ً ض ثُم ي ُْخ ِر ُج بِ ِه زَ ْر ْ سلَ َكهُ َينَابِي َع فِي ِ األر َ َِامنَ ِِلس َماء َما ًء ف أَلَ ْم ت َ َر أَن َللاَ أ َ ْنزَ َل ْ طا ًما ِإن ِفي ذَ ِل َك َل ِذ ْك َرى ألو ِلي َ صفَ ًّرا ثُم َي ْج َعلُهُ ُح ب ْ فَت َ َراهُ ُم ِ ألل َبا َي ِهي ُج Artinya: Apakah kamu tidak memperhatikan, bahwa sesungguhnya Allah menurunkan air dari langit, maka diaturnya menjadi sumber-sumber air di bumi kemudian ditumbuhkan-Nya dengan air itu tanam-tanaman yang bermacam-macam warnanya, lalu ia menjadi kering lalu kamu melihatnya kekuning-kuningan, kemudian dijadikan-Nya hancur berderai-derai. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat pelajaran bagi orang-orang yang mempunyai akal.4 Pada ayat di atas, Allah menjelaskan dan memberi isyarat mengenai peran makhluk hidup mikroskopi (bakteri dan jamur) yang mengatur siklus bahan organik atau dekomposisi/penghancuran bahan organik. Dalam ayat tersebut tidak disebutkan bakteri atau fungi yang menghancurkan bahan organik (tanaman), tetapi disebutkan “pelajaran bagi ulul albab”. Hal inilah yang menjadi kewajiban kita sebagai seorang muslim untuk mempelajarinya. Kajian dekomposisi materi di alam yang melibatkan mikroorganisme ini dikaji dalam sains mikrobiologi.5
B. Pengertian Mikrobiologi industri Terdapat banyak perkembangan kajian dalam mikrobiologi terapan, salah satunya yaitu mikrobiologi bidang industri. Yang dimaksud dengan mikrobiologi industri ialah pertumbuhan mikroorganisme dalam jumlah besar, di bawah keadaan terkendali, yang bertujuan untuk menghasilkan produk yang bernilai ekonomi dan bermanfaat. Dewasa ini banyak perusahaan berkecimpung di dalam usaha produksi besarbesaran bahan kimia dan produk-produk lain yang banyak diminta masyarakat serta mempunyai nilai ekonomi yang penting. Perkembangan mikrobiologi industri 4 5
Departemen Agama RI, Al-Qur’an dan Terjemahnya, (Jakarta: DarusSunnah, 2002), hal. 461 Subandi, Mikrobiologi Perkembangan, Kajian dan Pengamatan dalam Perspektif Islam, hal. 21
menjadi terpacu selama berlangsungnya perang dunia kedua, ketika orang-orang Inggris dan Amerika Serikat mulai berusaha mati-matian untuk menghasilkan “obat ajaib” yang disebut penisilin. Ada pula aspek-aspek lain yang penting dalam mikrobiologi industri. Aspekaspek ini meliputi pengendalian mikroorganisme yang merusak bahan makanan, kayu, bahan pakaian, dan bahan-bahan lain serta penggunaan mikroorganisme secara luas untuk menguji kadar produk-produk seperti antibiotik, vitamin dan asam amino. 6 Namun dalam pembahasan kali ini akan lebih banyak membahas mengenai peran mikroorganisme sebagai penghasil antibiotik. Dilihat dari sudut pandang perindustrian, mikrooorganis merupakan pabrik zat kimia yang mampu melakukan perubahan yang dikehendaki. Mikroorganisme merombak bahan mentah (beberapa komponen dari medium tempat tumbuhnya dan yang dapat dianggap sebagai substrat) dan mengubah bahan mentah ini menjadi suatu produk baru.
Substrat
Mikroorganisme
Produk baru
Apabila suatu mikroorganisme dapat mengubah suatu bahan mentah yang murah menjadi suatu produk yang lebih berharga dan bermanfaat maka ada kemungkinan untuk melakukan reaksi ini dalam skala industri. Beberapa dari prasyarat yang perlu dipenuhi bagi suatu proses mikrobiologi industri supaya mudah dilakukan dan ekonomis adalah: 1. Organisme Organisme yang akan dipakai harus dapat menghasilkan produk yang dikehendaki dalam jumlah yang cukup banyak, harus memiliki sifat-sifat yang stabil dan mampu tumbuh pesat dan hebat serta tidak patogenik. 2. Medium Medium, termasuk substrat yang digunakan oleh organisme itu untuk membuat produk baru, harus murah (relatif terhadap produk yang kan dihasilkan) dan tersedia dalam jumlah banyak. 3. Hasil
6 Michael J. Pelczar dan E.C.S Chan, Dasar-Dasar Mikrobiologi 2 Penerjemah Ratna Sri Hadioetomo dkk, (Jakarta: Universitas Indonesia, 2005), hal. 824
Fermentasi industri dilakukan dalam tangki-tangki besar. Kapasitasnya dapat mencapai 200.000 liter. Produk fermentasi oleh mikroba antara lain minuman, hormone, steroid, enzim, antibiotik, vitamin, asam nukleat, asam amino, asam organic dan bahan makanan (termasuk protein sel tunggal). Proses mikrobiologis komersial digunakan untuk memproduksi berbagai macam substansi. Mikroorganisme yang digunakan dalam industri antara kapang, khamir dan bakteri. Industri mikrobiologi digolongkan ke dalam beberapa kategori, yang paling penting di antaranya ialah: a. Minuman beralkohol b. Makanan tambahan c. Bahan kimia farmasi d. Bahan hayati (vaksin dan antiserum) e. Bahan kimia industri 7
C. Peran Mikrobiologi dalam Bidang Industri Seperti telah disebutkan di atas, dalam kehidupan mikroorganisme memiliki peran dua sisi yaitu menguntungkan dan merugikan. Salah satu peran mikroorganisme yang menguntungkan yaitu mikroorganisme dapat menghasilkan obat untuk penyembuhan penyakit yang disebabkan oleh mikroba maupun penyakit karena
gangguan
fisiologis.
Produk
metabolisme
yang
dihasilkan
oleh
mikroorganisme tertentu yang jumlahnya sangat kecil bersifat menghambat atau merusak mikroorganisme lain. Proses metabolisme tersebut dinamakan antibiotik. Jadi, antibiotik merupakan zat kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang menghambat organisme lain. Salah satu antibiotik yang sangat terkenal dan telah dibuat dalam skala industri adalah penisilin.8 Penisilin merupakan antibiotik pertama yang dibuat dalam skala industri. Sebagian besar dari pengalaman yang diperoleh dari transformasi hasil pengamatan Alexander Flemming di laboratorium menjadi usaha skala besar yang secara
7
Koes Irianto, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 2, (Bandung: Yrama Widya, 2007), hal. 208 - 210 8
hal. 105
Koes Irianto, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 1, (Bandung: Yrama Widya, 2007),
ekonomis menguntungkan telah membuka jalan bagi produksi antibiotik kemoterapeutik lain yang berhasil ditemukan.9 Tahun 1924, Sir Alexander Flemming memperlihatkan bahwa suatu cawan agar yang diinokulasi dengan Staphylococcus aureus telah terkontaminasi sejenis kapang, dan koloni kapang tersebut dikelilingi oleh suatu zona yang jernih. Hal itu menunjukkan adanya penghambatan pertumbuhan bakteri, setelah diidentifikasi ternyata kapang tersebuatadalah spesies Penicillium, maka Alexander Flemming menamakan zat antibiotik tersebut Penisilin.10
Gambar 1. Alexander Flemming, penemu penisilin
Gambar 2. Struktur Penicillium notatum
Gambar 3. Bentuk koloni kapang Penicillium notatum, butiran air yang berwarna kekuningan pada permukaan koloni kapang tersebut mengandung zat antibiotik
9
Koes Irianto, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid, hal. 219 Koes Irianto, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 1, hal. 106
10
Kapang yang diisolasi oleh Fleming (Penicilium notatum) di laboratoriumnya menghasilkan hanya beberapa unit penisilin permililiter, suatu jumlah yang amat kecil dibandingkan dengan kebutuhan pasien yang memerlukan pengobatan dengan jutaan atau miliaran unit. Keefektifan penisilin yang istimewa sebagai zat kemoterapeutik telah ditunjukkan oleh Sir Howard Florey dan Ernest B. Chain selama tahun 1939 dan 1941. Karena tekanan perang, para ilmuwan Inggris membawa kapang itu ke Amerika Serikat dengan harapan dapat mengembangkan produksi antibiotik tersebut dalam skala besar. Maka dimulailah suatu program penelitian ekstensif yang memiliki salah satu prioritas masa perang yang paling tinggi. Dalam waktu relatif singkat hasil penisilin meningkat seribu kali.11 Pada pembuatan penisilin, tangki pengaduk untuk fermentasidiinokulasi dengan kultur Penicillium notatum atau Penicillium chrysogenum. Jamur-jamur tersebut tumbuh pada kondidi optimum yaitu suhu 24◦C suplai O2 bagus S, dan pH agak basa. Setelah 30 jam, penisilin dapat dihasilkan dan akan mencapai maksimum setelah 4 hari. Produksi berhenti setelah 6 hari. Pada saat tersebut, kandungan fermenter ditampung. Karena penisilin diproduksi di luar sel jamur, maka miselium jamur disaring, dicuci dan dibuang. Cairan tersisa yang mengandung pensilin diekstraksi secara kimia lalu dimurnikan menggunakan pelarut untuk membuang kristal murni. Setelah proses ini, penisilin dikemas dan siap untuk digunakan. Tangki fermenter tadi disterilkan lalu digunakan lagi untuk membuat biakan baru.12 Dalam bidang industri selain pemanfaatan mikroorganisme sebagai penghasil antibiotik, ada pula pemanfaatan yang lainnya. Berikut beberapa contoh pemanfaatan mikroorganisme dalam industri adalah: 1. Produksi massa sel: protein sel tunggal untuk pakan ternak, manusia dan pestisida. 2. Penggunaan bagian-bagian dari sel: biokatalis (enzim), polisakarida (xantan, alginat), pigmen dan lipid. 3. Fermentasi untuk produksi metabolit primer: alkohol, asam organik, vitamin dan lain-lain. 4. Fermentasi untuk produksi metabolit sekunder: antibiotik, toksin, dan komponen flavor 5. Aplikasi aktivitas mikroorganisme dalam: 11 12
Koes Irianto, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 2, hal. 221 Koes Irianto, Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 1, hal. 108
a. Pengawetan seperti keju, yoghurt, pikel. b. Pengolahan seperti roti, kecap. c. Pengolahan limbah dan pembersihan bahan-bahan beracun seperti penghilangan fosfat, H2S dan lain-lain. d. Proses dalam berbagai industri di luar industri makanan dan minuman, umpamanya meningkatkan atau menjaga kualitas tekstil dan serat ataupun bahan kayu dan lain-lain. 13 IV. KESIMPULAN 1. Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari bentuk, sifat, kehidupan dan penyebaran jasad renik atau mempelajari tentang perikehidupan makhluk kecil yang hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Materi mikrobiologi mencakup bakteriologi, hewan bersel satu, dan jamur terutama tingkat rendah. 2. Mikrobiologi industri ialah pertumbuhan mikroorganisme dalam jumlah besar, di bawah keadaan terkendali, yang bertujuan untuk menghasilkan produk yang bernilai ekonomi dan bermanfaat. 3. Dalam bidang industri, mikroorganisme memiliki beberapa peran. Antara lain sebagai penghasil antibiotic seperti penisilin
V.
PENUTUP Demikianlah makalah yang kami susun. Kami menyadari dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kata “sempurna”. Untuk itu kritik dan saran sangat kami harapkan demi perbaikan penyusunan makalah yang baik. Semoga makalah ini bermanfaat. Amin
13
Udin Reski Wahyudi. 2011. Peranan Mikroorganisme dalam Industri . dalam http://udin-
reskiwahyudi.blogspot.com/2011/12/peranan-mikrobiologi-dalam-industri.html
DAFTAR PUSTAKA Departemen Agama RI. 2002. Al-Qur’an dan Terjemahnya. Jakarta: DarusSunnah Hajoningtijas, Oetami Dwi. 2012. Mikrobiologi Pertanian. Yogyakarta: Graha Ilmu Irianto, Koes. 2007. Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 1. Bandung: Yrama Widya Irianto, Koes. 2006. Mikrobiologi Menguak Dunia Mikroorganisme Jilid 2. Bandung: Yrama Widya Pelczar, Michael Jdan E.C.S Chan. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi 2 Penerjemah Ratna Sri Hadioetomo dkk. Jakarta: Universitas Indonesia Subandi. 2010. Mikrobiologi Perkembangan, Kajian dan Pengamatan dalam Perspektif Islam. Bandung: Remaja Rosdakarya Wahyudi, Udin Reski. 2011. Peranan Mikroorganisme dalam Industri . dalam http://udinreskiwahyudi.blogspot.com/2011/12/peranan-mikrobiologi-dalam-industri.html 5/11/2014)
(Akses
