Fermentasi Industri dan Bioproses

Fermentasi industri dan bioproses meningkatkan skala kultivasi mikroba dalam bioreaktor yang direkayasa untuk memproduksi berbagai macam produk dari bahan baku yang tidak mahal.

Definition

Fermentasi industri dan bioproses adalah kultivasi mikroorganisme atau komponennya secara terkontrol dan berskala besar untuk memproduksi produk serta rekayasa proses di mana produk-produk tersebut dibuat dan dipulihkan.

Scope

Topik ini mencakup desain dan pengoperasian bioreaktor; perbedaan antara metabolit primer dan sekunder; proses batch, fed-batch, dan kontinu; seleksi dan perbaikan strain; pengendalian kondisi seperti aerasi, suhu, dan pH; serta pemulihan dan pemurnian produk hilir. Topik ini memperlakukan kultivasi mikroba sebagai disiplin rekayasa yang dibangun di atas prinsip-prinsip fisiologis.

Core questions

• Bagaimana mikroba ditumbuhkan dalam skala industri?
• Apa yang membedakan produksi metabolit primer dari metabolit sekunder?
• Bagaimana kondisi bioreaktor dikendalikan untuk memaksimalkan hasil?
• Bagaimana produk dipulihkan dari fermentasi?

Key concepts

• Desain dan pengoperasian bioreaktor
• Metabolit primer versus metabolit sekunder
• Fermentasi batch, fed-batch, dan kontinu
• Seleksi dan perbaikan strain
• Pemrosesan hilir

Mechanisms

Dalam bioreaktor, kondisi seperti pasokan nutrisi, oksigen, suhu, dan pH dikendalikan untuk mendukung pertumbuhan dan pembentukan produk. Metabolit primer terakumulasi selama pertumbuhan aktif, sedangkan metabolit sekunder, seperti banyak antibiotik, biasanya diproduksi setelah pertumbuhan melambat. Strategi proses, termasuk penambahan substrat secara fed-batch, mengoptimalkan hasil, dan pemrosesan hilir memisahkan serta memurnikan produk dari kultur.

Clinical relevance

Fermentasi industri memproduksi antibiotik, enzim, asam organik, asam amino, vitamin, dan protein rekombinan dalam skala besar, dan prinsip-prinsip bioproses mendasari pembuatan banyak farmasi, makanan, dan bahan kimia industri.

History

Proses mikroba berskala besar berkembang dari kerajinan fermentasi tradisional menjadi industri berbasis sains pada abad kedua puluh, dengan tonggak sejarah seperti fermentasi aseton-butanol industri dan peningkatan skala produksi penisilin selama perang yang menetapkan metode bioproses modern.

Key figures

• Louis Pasteur
• Chaim Weizmann

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

Apa itu metabolit sekunder?

Metabolit sekunder adalah produk mikroba yang tidak diperlukan untuk pertumbuhan dan biasanya dibuat setelah pertumbuhan aktif melambat. Banyak antibiotik adalah metabolit sekunder, itulah sebabnya produksinya dalam fermentasi seringkali mencapai puncaknya pada tahap akhir kultivasi.