Apa Teknik Dasar Kultur Mikroba?

Teknik kultur mikroba adalah proses multi langkah dan membutuhkan formulasi media, sterilisasi, kontrol lingkungan dan pengoperasian bioreaktor, dll. Langkah-langkah ini dibahas pada bagian ini:

  1. Media Pertumbuhan :

Mikroorganisme membutuhkan beberapa nutrisi (misalnya karbon, nitrogen, fosfor, mineral) dan oksigen untuk pertumbuhan dan hasil. Formulasi nutrisi yang mendukung pertumbuhan dan hasil mikroba yang optimal disebut media pertumbuhan. Berdasarkan kemurnian senyawa kimia yang digunakan, media dikelompokkan menjadi tiga jenis berikut:

(i) Media Sintetis:

Mikroba dibiakkan dalam skala kecil di laboratorium pada media nutrisi buatan dengan menggunakan bahan kimia murni. Media semacam itu disebut media sintetik seperti media agar Czapek Dox untuk isolasi jamur.

(ii) Media semi-sintetik:

Media yang mengandung bahan kimia murni maupun senyawa kompleks disebut media semi sintetik; misalnya kaldu nutrisi, kaldu infus jantung otak, dll. Pada media ini senyawa kompleksnya adalah beef extract, yeast extract, pepton, kentang atau casein digest. Sekarang media ini tersedia secara komersial.

(iii) Media Alami:

Media yang dibuat dengan menggunakan senyawa kompleks alami disebut media alami misalnya kaldu ekstrak biji kedelai, kaldu jus V8, kaldu ekstrak tanah, dll.

Media ini cocok untuk pertumbuhan mikroorganisme di laboratorium saja. Namun, ini tidak digunakan dalam skala besar karena tidak ekonomis.

Media tersebut diformulasikan untuk digunakan dalam skala besar yang ekonomis dan kualitas yang konsisten, serta tersedia sepanjang tahun. Selain itu, bahan baku juga diolah terlebih dahulu sebelum digunakan jika diinginkan.

Sumber karbon dan nitrogen berikut yang digunakan dalam formulasi media lebih murah dan ekonomis serta tersedia sepanjang tahun.

  1. Sumber Gizi :

Ada berbagai sumber nutrisi yang dibutuhkan oleh berbagai jenis mikroorganisme. Ini diberikan di bawah ini:

(i) Sumber Karbon:

Sumber karbon yang digunakan untuk kultur mikroba skala besar dalam fermentor adalah molase tebu, molase bit, minyak sayur, pati, biji-bijian sereal, whey, glukosa, sukrosa, laktosa, malt, hidrokarbon, dll.

(ii) Sumber Nitrogen:

Sumber nitrogen adalah minuman keras curam jagung, limbah rumah jagal, urea, garam amonium, nitrat, butiran kacang, bungkil kedelai, bungkil kedelai, ekstrak ragi, zat terlarut suling, dll.

(iii) Faktor Pertumbuhan:

Ada mikroorganisme tertentu yang tidak mampu mensintesis vitamin atau asam amino. Oleh karena itu, untuk mencapai pertumbuhan yang optimal, media dilengkapi dengan faktor pertumbuhan.

(iv) Elemen Jejak:

Mikroorganisme juga membutuhkan elemen jejak tertentu (misalnya Zn, Mn, Mo, Fe, Cu, Co, dll.) dalam jumlah jejak. Karena ini terkait dengan stimulasi metabolisme atau enzim (metallo-enzymes) dan protein (leg-haemoglobin).

(v) Induser, Represor dan Prekursor:

Enzim katabolik diinduksi hanya dengan adanya penginduksi. Misalnya, ekstrak ragi menginduksi fermentasi streptomisin. Produksi enzim katabolik dan metabolit sekunder ditekan dengan adanya senyawa tertentu dalam media kultur.

Misalnya, sumber karbon yang digunakan dengan cepat menekan pembentukan amilase, griseofulvin, penisilin, dll. Selain itu, produksi produk tertentu meningkat jika metabolit prekursor ditambahkan dalam medium. Misalnya, penambahan asam fenil asetat meningkatkan fermentasi penisilin.

(vi) Antibusa:

Sumber protein dalam media kultur (yaitu produk media yang dihasilkan oleh mikroorganisme) menyebabkan pembusaan. Kebanyakan berbusa menimbulkan masalah dalam proses mikroba. Oleh karena itu, untuk memeriksa masalah pembusaan, beberapa antibusa yaitu asam lemak (seperti minyak bunga matahari atau minyak zaitun) ditambahkan ke dalam media biakan.

(vii) Air:

Air adalah komponen terpenting dari sel hidup. Karena semua aktivitas metabolisme terjadi di sitosol. Bentuk nutrisi ionik yang larut dalam air diserap oleh sel. Di laboratorium air suling tunggal atau ganda digunakan untuk persiapan media kultur.

Tetapi untuk produksi industri skala besar, diperlukan air bersih dengan komposisi yang konsisten. Bahan kimia terlarut dan pH air diukur. Air juga diperlukan untuk kegiatan tambahan seperti membersihkan, mencuci, membilas, mendinginkan, memanaskan, dll.

  1. Prosedur Kultur Mikroba

Berikut adalah prosedur kultur mikroba:

(a) Sterilisasi:

Sterilisasi adalah proses pemusnahan sempurna mikroorganisme dari suatu tempat atau sumber tertentu. Untuk biakan mikroorganisme skala kecil di laboratorium dalam tabung atau labu biakan (dalam 100-1000 ml), media pertumbuhan disterilkan dengan autoklaf pada 15 psi (yaitu pon per inci persegi) selama 15-20 menit. Pada tekanan ini, temperatur mencapai sekitar 120°C.

Sesuai dengan kebutuhan pressure cooker atau autoclave digunakan. Namun, untuk fermentasi besar digunakan ribuan hingga jutaan liter media kultur. Fermentor berukuran besar dan media dalam jumlah besar disterilkan dengan menggunakan uap.

Selain itu, jika media disterilkan dalam bejana terpisah, fermentor harus disterilkan dengan uap sebelum media yang disterilkan dimasukkan ke dalamnya. Uap disimpan ke dalam fermentor dari semua entri. Tekanan uap 15 psi dipertahankan selama 20-30 menit.

Kemudian uap dibiarkan keluar dari lubang udara. Sebuah sparger terpasang di bagian bawah fermentor. Ini adalah tabung yang berisi beberapa lubang untuk mengeluarkan uap. Untuk deskripsi rinci lihat bagian sebelumnya dan Gambar. 6.2.

(b) Pengendalian Kondisi Lingkungan untuk Pertumbuhan Mikroba:

Keberhasilan fermentasi untuk menghasilkan biomassa dan produk tergantung pada kondisi lingkungan yang ada di dalam fermentor.

Oleh karena itu, suhu, pH, pengadukan, konsentrasi 0 2 , dll. harus dipertahankan selama proses melalui pemantauan fermentasi yang cermat. Pertumbuhan mikroba sangat dipengaruhi oleh pH media dan suhu. Bakteri lebih menyukai serat netral, sedangkan pH asam mendukung pertumbuhan ragi dan jamur.

Oleh karena itu, PR media pertumbuhan harus dipertahankan sebelum autoklaf seperti yang dibutuhkan mikroba untuk digunakan dalam fermentor. Selama proses, suhu medium yang sesuai juga harus dipertahankan. Misalnya, rezim suhu dari berbagai kelompok mikroorganisme bervariasi seperti yang diberikan pada halaman berikutnya.

I. Psikrofil 5-15°C

  1. Mesofil 15-35°C

iii. Termofil 45-65°C

(c) Aerasi dan Pencampuran:

Aerasi dan pencampuran dilakukan di laboratorium dengan menjaga labu tetap di atas shaker. Oleh karena itu, itu disebut budaya goyang. Di sisi lain, pada fermentor berukuran besar, oksigen harus tercampur dengan baik dan terdispersi dalam media sehingga tersedia untuk sel mikroba.

Oleh karena itu, fermentor dilengkapi dengan pengaduk untuk pencampuran oksigen dan baffle untuk meningkatkan turbulensi. Dengan demikian pencampuran yang memadai dilakukan oleh pengaduk dan baffle. Pencampuran yang cukup dan kebutuhan oksigen juga dipenuhi melalui aerasi paksa. Molekul oksigen datang dalam kontak sel dan menyebar di dalam dinding sel.

(d) Wadah untuk Kultur Mikroba:

Mikroorganisme ditumbuhkan pada berbagai jenis wadah sesuai dengan kebutuhan. Sebagai contoh, di laboratorium kultur mikroba tunggal ditumbuhkan dan dipertahankan pada kemiringan tabung kultur. Mereka juga ditanam dalam labu Erlenmeyer sederhana dengan volume berbeda (100-1000 ml). Pertumbuhan dalam biakan laboratorium dapat ditingkatkan hanya dengan mendesain labu menggunakan pengocok pada suhu terkontrol seperti yang diberikan di bawah ini:

(saya) Labu Baffle:

Ketika sisi-sisi labu dibuat lekukan atau lekukan berbentuk V dihasilkan, labu semacam itu disebut labu baffle. Takik atau lekukan berbentuk V meningkatkan turbulensi media kultur yang diaduk. Ini meningkatkan efisiensi transfer oksigen dan meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme dalam kultur.

(ii) Pengocok:

Ada berbagai jenis shaker yang digunakan di laboratorium. Pengocok terus mengaduk (100-120 lemparan/menit) media biakan dan mentransfer oksigen secara efisien. Ini menghasilkan peningkatan pertumbuhan mikroba.

(iii) Fermentor (bioreaktor):

Fermentor adalah bejana tertutup yang digunakan untuk produksi produk (massa sel dan metabolit) dalam skala besar. Fermentor memiliki kapasitas yang berbeda. Fermentor skala kecil (10-100 liter) digunakan oleh para ilmuwan di laboratorium penelitian untuk mengoptimalkan berbagai parameter pertumbuhan mikroba dan produksi produk.

Selain itu, fermentor skala besar (kapasitas ribuan hingga juta liter) digunakan dalam industri untuk produksi produk komersial.

Ini menunjukkan desain dasar fermentor. Hal ini difasilitasi untuk memenuhi beberapa persyaratan seperti kontrol pH dan suhu, aerasi dan agitasi, drain atau overflow dan fasilitas sampling. Menariknya, fermentor dapat dioperasikan secara aseptis selama berhari-hari dalam kondisi yang terkendali.

Pemantauan berkala terhadap parameter fisik, kimia dan biologi dilakukan melalui sistem kontrol fermentor. Karena parameter tersebut mempengaruhi pertumbuhan sel mikroba. Oleh karena itu, hasil mikroba maksimum dapat dicapai melalui pemantauan parameter ini.

Sesuai kebutuhan dan penggunaan jenis mikroorganisme, ada berbagai jenis fermentor. Tapi yang paling umum di antaranya adalah fermentor tangki berpengaduk di mana impeler dipasang untuk mengaduk media. Pengadukan medium dilakukan secara paksa.

Jika tidak, peningkatan konsentrasi sel mikroba akan menguras konsentrasi 0 2 terlarut yang mengakibatkan terciptanya kondisi anaerobik. Mikroba aerobik tidak akan pernah tumbuh dalam kondisi anaerobik.

Oleh karena itu, pertumbuhan mikroba akan menurun bersamaan dengan penurunan produksi produk. Karenanya aerasi paksa mendukung pertumbuhan mikroorganisme yang cepat. Kedua, pH media kultur juga menurun tajam dengan sel mikroba yang berkembang pesat. Oleh karena itu, probe pH yang dilengkapi dengan fermentor secara teratur memantau pW dan mempertahankannya pada kondisi optimal dengan menambahkan asam atau basa.

Related Posts