Go to Top

Pentingnya Rekayasa Bioproses dalam Pengembangan Produk Agroindustri

Pada tanggal 24 Februari 2018, staf pendidik Dep. TIN IPB yaitu Prof Djumali melaksanakan orasi ilmiah guru besar-nya yang berjudul “Rekayasa Biproses untuk Pengembangan Produk Agroindustri Bernilai Tambah Tinggi, Ramah Lingkungan, dan Berkelanjutan“. Prof. Djumali adalah dosen tetap pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB sejak 1981.  Jabatan Guru Besar Tetap diperoleh mulai tanggal 1 Maret 2000 dengan penugasan di Ilmu Rekayasa Bioreaktor dan Reaktor. Berikut disampaikan ringkasan orasi Ilmiah Guru Besar dari Prof. Djumali.

Bangsa Indonesia mendapat karunia berupa daratan yang membentang dari Sabang sampai Merauke dengan luas daratan kurang lebih 1,9 juta km2  yang terdiri atas 17800  pulau dan lebih dari 3 juta km2  berupa hamparan lautan. Iklim tropika dan luas lahan yang terhampar di zamrud katulistiwa ini menyebabkan beragam jenis tanaman berbunga, mamalia, reptilia dan amfibia, unggas dan ikan hidup dan berkembang di Indonesia. Hamparan laut lebih dari 70%  luas total  wilayah Indonesia juga merupakan sumber keragaman spesies hayati perairan tertinggi di dunia, terdiri atas ekosistem pesisir dan laut. Selain itu, diperkirakan lebih dari 25 ribu jenis mikroba hidup secara alami di kawasan Nusantara ini.

Keragaman hayati yang merupakan nomor dua setelah Brasil menyebabkan Indonesia disebut sebagai pusat mega biodiversitas (center of mega biodiversity), yang memberikan peluang tumbuh dan dibudidayakannya berbagai jenis tanaman, hewan ternak dan mikroba tropis yang khas dan bernilai ekonomi tinggi. Kondisi tersebut merupakan pemacu (driver) serta modal bagi pertumbuhan dan perkembangan industri yang berbasiskan sumberdaya hayati, diantaranya agroindustri dan bioindustri.

Agroindustri merupakan kegiatan usaha untuk memberikan nilai tambah hasil pertanian (nabati, hewani, hasil perairan). Tantangan bagi pengembangan agroindustri di Indonesia adalah bagaimana dapat meningkatkan nilai tambah produk-produk pertanian, dan sekaligus menjadi produk unggulan yang mampu bersaing di pasaran domestik dan global. Penguasaan dan penerapan teknologi proses merupakan suatu prasyarat untuk peningkatan nilai tambah produk pertanian secara kompetitif yang mampu bersaing di pasaran global. Bioindustri adalah industri yang menerapkan sistem proses atau pengubahan (transformasi) hayati, termasuk agroindustri yang menerapkan bioteknologi. Beberapa contoh agroindustri berbasis bioteknologi yang prospektif untuk dikembangkan antara lain agroindustri berbasis pati dan turunannya (starch-based products), agroindustri minuman penyehat dan probiotik, agroindustri bahan tambahan (additives), wewangian dan enzim,  bioindustri hasil perkebunan, bioindustri kelautan dan perikanan, agroindustri biopolymer, industri agrobiofarmaka, agroindustri pakan, dan industri bioenergi.

Rekayasa Bioproses untuk Peningkatan Nilai Tambah

Inulin dari umbi dahlia. Produksi inulin dari umbi dahlia merupakan salah satu bentuk peningkatan nilai tambah agroindustri. Inulin merupakan substrat dengan kandungan fruktosa yang tinggi. Rendemen tepung inulin yang diperoleh dari umbi dahlia sebesar 48.20% dengan kadar inulin mencapai 80.09%. Inulin yang diperoleh dapat diproses lebih lanjut secara enzimatis untuk produksi FOS (Frukto-oligosakarida) atau fruktosa. Penelitian tentang metode ekstraksi inulin dari tanaman lokal (pandan, buah merah) masih berlangsung.

Siklodekstrin dari pati. Pengembangan proses dilakukan dengan menggunakan sel utuh bakteri yang mempunyai aktivitas siklodekstrin glikosil transferase (CGTase) (non-soluble intracellular) untuk konversi pati menjadi siklodekstrin. Pada proses batch perolehan siklodekstrin adalah 20.35 gr/L sedangkan proses kontinyu pada laju dilusi 0.16 per jam diperoleh produktivitas reaktor sebesar 6.91 gram siklodekstrin /L/jam. Kinerja proses dapat dipertahankan selama 20 hari.

Rekayasa Bioproses untuk Agroindustri Ramah Lingkungan

Produksi alanin dari limbah cair pengolahan kelapa sawit. Rekayasa bioproses dalam pengembangan agroindustri ramah lingkungan dapat diterapkan melalui pemanfaatan limbah cair pabrik kelapa sawit untuk produksi alanin dengan menggunakan konsorsium mikroorganisme dan E. coli rekombinan. Konsorsium mikroorganisme diisolasi dari kolam pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit. Biokonversi langsung yang tinggi dari lignoselulosa di dalam limbah cair pabrik kelapa sawit menjadi alanin ditunjukkan oleh campuran konsorsium mikroorganisme tersebut dan rekombinan E. coli. Pada proses tersebut dihasilkan rendemen sebesar 80 persen.

Biosurfaktan. Biosurfaktan merupakan salah satu alternatif yang dapat dipilih untuk menggantikan surfaktan kimiawi. Serangkaian penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan isolat mikroba lokal penghasil biosurfktan dari contoh tanah yang terkontaminasi minyak nabati dan minyak bumi. Dari 107 isolat bakteri  yang semula ditapis (screening ) diperoleh enam isolat potensial, yaitu Bacillus liche niformis BMN 14, B. circulans  BMN 27, B. circulans BMB4, B. pantothenticus BMN57, B. pantothenticus BMN58, B. pantothenticus BMB18 yang mampu menghasilkan lipopeptida. Sedangkan dari 65 isolat khamir yang ditapis, diperoleh sembilan yang berpotensi penghasil biosurfaktan, tiga diantaranya adalah Rhodotorula sp, Candida parapsilopsis sp dan Torulopsis etchellsii sp mampu menghasilkan glikolipida. Bacillus sp. BMN 14 ditumbuhkan pada tiga media (glukosa, fruktosa, dan sukrosa). Pada konsentrasi gula 4% pertumbuhan sel terjadi secara optimum dan dihasilkan biosurfaktan tertinggi. Hasil terbaik pada tingkat aerasi 0.5 vvm dengan biomassa mencapai 4.19 g/L, konsentrasi biosurfaktan 0.87 g/L, dan tegangan permukaan terendah yaitu 28.3 mN/m. Pengembangan proses untuk produksi bisurfaktan oleh galur B. substilis BMN14 dalam  bioreaktor tangki berpengaduk dengan sistem dua fasa   diperoleh peningkatan  hasil  biosurfaktan 2,30 g/L.

 Rekayasa Bioproses untuk Pengembangan Agroindustri Berkelanjutan

Sumberdaya alam terbarukan  berupa tanaman (biomassa), mikroba, air, angin, dan samudera merupakan sumber energi yang potensial. Indonesia sebagai negara yang luas memiliki potensi yang kaya akan sumber energi tersebut. Pendayagunaan potensi tersebut untuk kesejahteraan rakyat merupakan tantangan yang harus dipecahkan untuk mendukung pembangunan negara.

Produksi bioetanol. Konversi substrat lignoselulosa menjadi etanol dilakukan dengan teknik sakarifikasi dan ko-fermentasi simultan (SKFS). Hasil terbaik diperoleh pada proses SKFS dengan enzim kasar baik selulase maupun xilanase dan kultur campuran Z. mobilis dan P. stipitis. Proses produksi tersebut menghasilkan etanol dengan konsentrasi 43.08 g/l, sedangkan rendemennya sebesar 0.124 kg etanol per kg biomassa tanaman jagung.

Bakteri E. coli rekombinan dengan penyisipan pyruvate decarboxylase (pdc) dan alcohol dehydrogenase (adhB) dari Zymomonas mobilis digunakan untuk memproduksi etanol. Penambahan pdc dan adhB menyebabkan peningkatan pembentukan etanol dalam kendali promotor lac pada kondisi aerobic sebesar 8 persen dalam waktu 24 jam.

STRATEGI PENGEMBANGAN

Pengembangan bioproses dilakukan melalui tiga tahapan, yaitu penelitian skala labotarorium, skala pilot plant, serta pengembangan di skala industri. Tahapan di laboratorium ditujukan untuk menyeleksi biokatalis (sel mikroba, sel tanaman, sel hewan atau enzim), pemilihan jenis media yang murah dan terjamin ketersediaannya, serta optimasi komposisi media. Pada skala pilot plant, dilakukan pengujian kondisi operasional dan rancangan bioreaktor yang diterapkan untuk proses yang selanjutnya dapat dikembangkan ke skala industri (komersial) dengan memperhatikan pertimbangan ekonomis proses atau produk. Hasil dari kajian kinerja proses yang diperoleh pada skala pilot plant dan hasil analisis kelayakan ekonomi, menjadi dasar diterapkannya bioproses pada skala industri.

, , ,
antalya rent a car
hacklink satış hacklink satış wso shell wordpress free themes kalça büyültme Google