Berikut Ini Yang Tergolong Protein Sel Tunggal Adalah

Alumnice.co – Berikut Ini Yang Tergolong Protein Sel Tunggal Adalah

BAB I

PENDAHULUAN

Perkembangan ilmu pengetahuan saat ini cenderung mengarah ke jalur bioteknologi, sangat banyak aspek yang berkembang di jalur ilmu yang satu ini. Seolah-olah menjadi sebuah trend yang sangat menarik di jaman ini.

Bioteknologi didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajarai tentang pemanfaatan makhluk hidup rekayasa genetik untuk keperluan hidup manusia. Saat ini trend pemanfaatan mekhluk rekayasa genetik ini cenderung terpusat pada mikroorganisme, karena mikroorganisme merupakan mahkluk berjasad renik yang memiliki waktu hidup yang relatif singkat, sehingga dapat dengan mudah diperoleh biomassa yang besar dan cara pengontrolan mikroba yang mudah.

Sangat banyak sekali pemanfaatan mikroba di dunia industri kecil maupun besar, salah satunya adalah produksi protein sel tunggal yang potensial dijadikan lahan bisnis.

Protein sel tunggal sendiri merupakan sel mikroba kering seperti daging, bakteri, ragi, kapang, dan jamur tinggi yang ditumbuhkan dalam kultur skala besar. Protein ini dipakai untuk konsumsi manusia atau hewan. Produk ini juga berisi bahan nutrisi lain, seperti karbohidrat, lemak, vitamin, dan mineral.

Yang menjadi rumusan masalah berdasarkan latar belakang diatas adalah apa itu protein sel tunggal dan bagaimana perkembangan produksi PST itu sendiri; bagaimana produksi PST (protein sel tunggal) dalam mikroba yang berfotosintesis dan tanpa berfotosintesis; dan nilai ekonomi dari produksi PST.

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1.

Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Bioteknologi.

2.

Untuk mengetahui pengertian protein sel tunggal dan bagaimana perkembangan produksi PST itu sendiri.

3.Untuk mengetahui bagaimana produksi PST (protein sel tunggal) dalam mikroba yang berfotosintesis dan tanpa berfotosintesis.

4.

Untuk mengetahui nilai ekonomi dari produksi PST.

Adapun manfaat yang dapat diambil dari makalah ini adalah memberikan pengetahuan dan pemahaman tentang konsep, perkembangan, produksi, dan nilai ekonomi dari protein sel tunggal bagi semua pihak umumnya dan khususnya bagi kami selaku penulis.


E.



Metodologi Penulisan

Adapun metode yang digunakan dalam penyusunan makalah ini yaitu metode Literatur. Metode Literatur itu sendiri adalah proses pengumpulan bahan atau data dari buku (studi kepustakaan). Metode ini menggunakan teknik pengumpulan sumber-sumber pembahasan berasal dari buku yang menunjang dalam penyususnan makalah ini.

Selain itu digunakan pula metode mendownload sumber-sumber pembahasan (bahan) dari jaringan internet sebagai penunjang dan penyempurna materi.


BAB II


PEMBAHASAN


A.



Pengertian dan Perkembangan Protein Sel Tunggal


1.



Pengertian Protein Sel Tunggal

Protein sel tunggal adalah sel mikroba kering seperti ganggang, bakteri, ragi, kapang, dan jamur tinggi yang ditumbuhkan dalam kultur skala besar. Protein ini dipakai untuk konsumsi manusia atau hewan. Produk itu juga berisi bahan nutrisi lain,seperti karbohidrat,lemak,vitamin,dan mineral. Protein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari mikroba. Istilah protein sel tunggal (PST) digunakan untuk membedakan bahwa PST berasal dari organisme bersel tunggal atau banyak.

Mikroorganisme yang dibiakkan untuk protein sel tunggal dan digunakan sebagai sumber protein untuk hewan atau pangan harus mendapat perhatian secara khusus. Mikroorganisme yang cocok antara lain memiliki sifat tidak menyebabkan penyakit terhadap tanaman, hewan, dan manusia. Selain itu, nilai gizinya baik, dapat digunakan sebagai bahan pangan atau pakan, tidak mengandung bahan beracun serta biaya produk yang dibutuhkan rendah. Mikroorganisme yang umum digunakan sebagai protein sel tunggal, antara lain alga Chlorella, Spirulina, dan Scenedesmus; dari khamir Candida utylis; dari kapang berfilamen Fusarium gramineaum; maupun dari bakteri.


2.



Perkembangan Produksi Protein Sel Tunggal



Mengkonsumsi mikroba sebagai bagian makanan manusia bukan peristiwa baru. Sejak zaman purba, penduduk telah memakannya dalam bentuk lain. Misalnya, sel ragi yang merupakan komponen dalam adonan roti; bakteri asam laktat terkandung dalam keju; susu yang di fermentasi seperti yoghurt; dan saus yang difermentasi; dan kapang yakni bahan yang digunakan untuk membuat makanan dari kedelai dan ikan yang diragikan seperti tempe, oncom, dan pindang.

Teknologi modern untuk membuat protein sel tunggal berasal dari tahun 1879 di Inggris, diperkenalkannya adonan yang dianginkan untuk membuat ragi roti (
Saccharomyces cerevisiae
). Semasa Perang Dunia I di Jerman, ragi roti dihasilkan untuk konsumsi sebagai tambahan protein penduduk. Molasse ( tetes ) dipakai sebagai sumber karbon dan energi untuk membiakkan ragi, sedangkan garam amonium dipakai sebagai sumber nitrogen.

Pada tahun-tahun lebih akhir, kemajuan ilmu pengetahuan dalam bidang fisiologi, nutrisi dan genetika mikroba telah banyak memperbaiki metoda untuk menghasilkan protein sel tunggal dari berbagai macam mikroba dan bahan mentah. Umpamanya, bakteri dengan kandungan protein yang tinggi sampai 72 persen atau lebih dapat dihasilkan terus menerus dengan menggunakan metanol sebagai bahan mentah, dan mikrobanya berupa ragi yang dibiakkan dalam media yang kadar selnya tinggi sekali, sehingga ini dapat mengurangi biaya energi untuk pengeringan.

Mikroba yang berfotosintesis dan yang tak berfotosintesis dapat sama-sama dipakai untuk memproduksi  protein sel tunggal. Sekurangnya mikroba ini memerlukan sumber karbon dan energi, sumber nitrogen dan suplai unsur nutrisi lain, seperti fosfor, sulfur, besi, kalsium, magnesium, mangan, natrium, kalium, dan unsur jarang untuk tumbuh dalam lingkungan air. Beberapa mikroba tak dapat mensintesa asam amino, vitamin, dan kandungan seluler lain dari sumber karbon dan nitrogen sederhana. Dalam hal demikian, bahan-bahan tersebut harus juga disuplai agar mereka bisa tumbuh.


1.


Memproduksi PST (Protein Sel Tunggal) dalam Mikroba yang Berfotosintesis


Ganggang dan bakteri tergolong mikroba berfotosintesis yang digunakan untuk memproduksi protein sel tunggal. Pertumbuhan berfotosintesa ganggang yang diingini, seperti
Chlorella, Scenedesmus, dan
Spirulina
adalah menurut reaksi seperti berikut :








Karbon dioksida + air + amonia atau nitrat + mineral


(sumber karbon)             (sumber nitrogen)


sel ganggang  + oksigen


(protein sel tunggal)

Konsentrasi karbon dioksida di udara sekitar 0,03 persen, dan ini tak cukup untuk menunjang pertumbuhan ganggang sebesar yang diinginkan untuk menghasilkan protein sel tunggal. Tambahan karbon dioksida itu didapat dari karbonat atau bikarbonat yang terdapat dalam kolam alkalis gas yang keluar selama pembakaran, atau dari pembusukkan bahan organik dalam air buangan kota dan limbah industri. Sebagai contoh, konsentrasi karbon dioksida dalam gas pembakaran berkisar antara 0,5 dan 5 persen.


Sumber nitrogen untuk produksi ganggang adalah seperti garam amonium, nitrat, atau nitrogen organis yang terbentuk oleh oksidasi air buangan kota dalam kolam. Fosfor dan bahan mineral lain biasanya terdapat dalam air alam air limbah, dan konsentrasinya telah cukup untuk pertumbuhan ganggang. Maslah ledakan ganggang yang terjadi pada banyak cadangan air pada pertengahan musim panas merupakan bukti cukupnya konsentrasi bahan nutrisi ini ditempat demikian.


Intensitas cahaya dan suhu merupakan faktor penting untuk pertumbuhan ganggang. Menggunakan cahaya buatan terlalu mahal untuk memproduksi protein sel tunggal pada ganggang, kalau produk itu ditujukkan bagi pakan ternak. Untuk pertanaman mikroba berskala besar dan agar ekonomis, suasana dalam tempat kultur harus cukup jernih dan variasi intensitas cahaya harus sekecil mungkin sepanjang tahun. Selain itu suhu haruslah diatur diatas 20o
C pada hampir sepanjang tahun itu. Akibatnya, kolam buatan ditempat terbuka didaerah semitropik , tropik, atau kering, merupakan sistem yang paling cocok untuk pertanaman ganggang. Bahan untuk membangun kolam adalah semen plastik, atau serat kaca pelapis.

Kolam harus cukup besar, karena pertumbuhan ganggang terjadi terutama pada daerah permukaan setebal 20 atau 30 cm saja, dan ditempat ini intensitas cahaya adalah terbesar. Biasanya air kolam harus diaduk, ada yang terus menerus, ada yang sewaktu saja. Pengaduk yang dipakai ialah seperti pompa, roda dayung, atau kincir. Pengadukan perlu untuk mencegah ganggang mengendap kedasar. Dengan demikian semua sel ganggang terpapar merata ke cahaya dan bahan nutrisi.

Ganggang biasanya ditanam dalam kultur campuran yang tidak perlu steril. Suasana lingkungannya haruslah menguntungkan bagi kehidupan spesies ganggang yang diinginkan, agar mereka menjadi dominan dalam persaingan hidup dengan spesies lain. Di Meksiko, ganggang biru
Spirulina maxima
ternyata hidup subur dalam air alkalis alami Danau Texcoco, yang memiliki pH antara 9 dan 10. Sel Spirulina terapung di permukaan berupa gumpalan, lalu diambil. Fasilitas produksi percontohan ditempat ini menghasilkan 1 ton protein sel tunggal ganggang kering tiap hari. Hasil ini dijual sebagai makanan sehat.

Menumbuhkan ganggang pada simpanan air buangan kota, bertuujuan untuk: pertama untuk membersihkan lingkungan dari pencemaran. Kedua untuk menghasilkan protein berharga.

Pertanaman ganggang ditempat terbuka untuk menghasilkan protein sel tunggal adalah semacam perkawinan antara teknologi pertanian dan mikrobiologi industri. Sitem ini tergantung pada dan dibatasi oleh iklim dan cukupnya suplai air, cahaya matahari, karbon  dioksida, aliran air dan dengan cara yang pengadukan yang baik. Produktivitas yang praktis adalah sekitar 35 metrik  ton protein ganggang kering tiap hektare permukaan kolam setahun.

Bakteri yang berfotosintesis yang digunakan untuk mengahsilkan protein sel tunggal ialah seperti bakteri dari genus
Rhodopseudo-monas
dan ini dapat pula ditumbuhkan dalam air buangan kota atau limbah industri, di Jepang, dan hasilnya digunakan sebagai pakan ternak. Bakteri ini ditumbuhkan dalam kultur campuran dengan bakteri nitrogen dan bakteri lain yang hidup aerobis. Kultur ini harus disuplai dengan bahan organik sebagai sumber karbon dan energi. Mereka tidak akan dapat tumbuh dengan hanya mengendalikan karbon dioksida dan cahaya, seperti dapat dilakukan oleh ganggang. Kepadatan kultur bakteri adalah sekitar 1 sampai 2 gram bahan kering tiap liter. Masalah yang terdapat dalam proses pemisahan dan pemadatan yang harus dikerjakan untuk kultur ganggang, juga ditemukan dalam sistem ini.

Mikroba yang tidak berfotosintesis yang dibiakkan untuk memproduksi sel tunggal ialah seperti bakteri, kapang, ragi, dan jamur jenis lain. Mikroba ini hidup aerobis dan karena ituharus cukup suplai oksigen agar bisa tumbuh. Mereka juga memerlukan karbon organis dan sumber energi. Begitu juga sumber nitrogen, fosfor, sulfur dan unsur mineral yang sebelumnya disebut-sebut hanya diperlukan untuk pertumbuhan ganggang.

Pertumbuhan senyawa organik menjadi protein sel tunggal oleh mikroba yang tak berfotosintesis dapat dibuat skemanya dengan persamaan reksi berikut:




Karbon organik + nitrogen + mineral bahan nutrisi + oksigen






Protein sel tunggal + karbon dioksida + air + panas

Mikroorganisme yang bisa digunakan dalam memproduksi PST tanpa berfotosintesis diantaranya  bakteri dan ragi.

Banyak spesies bakteri yang telah diselidiki ternyata baik untuk memproduksi PST. Salah satu ciri bakteri yang cocok untuk ini ialah tumbuhnya yang cepat. Waktu biaknya pendek, massa sel nya kebanyakan dapat jadi dua kali lipat dalam waktu 20 menit sampai 2 jam. Sebagai bandingan, waktu bebiak ragi adalah 3 sampai 3 jam dan kapang serta jamur tinggi 4 sampai 16 jam.

Spesies bakteri yang tampaknya paling banyak dipakai untuk memproduksi protein sel tunggal, paling baik tumbuh dalam media yang sedikit asam sampai netral, dengan rentang pH 5 sampai 7. Bakteri itu juga harus dapat toleran terhadap suhu dalam rentang 35 sampai 45C. Karena panas dilepaskan selama bekteri itu tumbuh.







Gbr. Diagram umum proses/tahapan produksi SCP

Protein sel tunggal dalam bakteri dapat dihasilkan dengan sistem adonan konvensional. Dalam sistem ini semua bahan nutrisi dimasukkan sekaligus kedalam fermentor. Sel-sel dipanen jika mereka telah menggunakan bahan nutrisi dan berhenti tumbuh. Namun dalam metode produksi yang lebih maju, bahan nutrisi disuplai dengan sistem kontinyu (terus-menerus), yang konsentrasinya sesuai dengan yang diperlukan untuk menunjang pertumbuhan bakteri. Lalu sel-sel pun dipanen terus-menerus setiap populasinya telah mencapai kerapatan yang diperlukan.

Adonan konsentrasi karbon dan sumber energi biasanya berkisar antara 2 dan 10 persen. Dalam sistem yang kontinyu suplai sumber karbon diatur sehingga konsentrasi dalam media tumbuh tidak melebihi yang diperlukan bagi pertumbuhan sel bakteri. Konsentrasi ini biasanya akan lebih rendah daripada yang digunakan dalam sistem adonan.

Menjaga agar suasana steril selama memproduksi protein sel tunggal, sangat peting karena mikroba pencemar akan tumbuh sangat cepat dalam media kultur. Udara masuk, media bahan nutrisi dan alat fermentasi, harus disterilkan dalam seluruh proses protein sel tunggal dalam bakteri. Suasana steril pun harus terus dijaga selama seluruh kegiatan produksi.

Setelah bakteri diangkat dari tangki fermentasi, mereka harus dipisahkan dari kaldu kultur, yang biasanya dilakukan dengan menambahkan bahan kimia yang membuat sel-sel menggumpal. Lalu disentripugasi. Sel-sel yang terpisah dikeringkan untuk menghasilkan produk yang akan stabil selama pengiriman ke tempat yang jauh dan disimpan unntuk waktu lama.

Pemasukkan oksigen bagi sel-sel dalam fermentor merupakan faktor menentukan dalam kecepatan tumbuh dan agar hasilnya memuaskan dari pertimbangan ekonomi.

Ragi dapat ditumbuhkan pada beberapa macam substart, meliputi karbohidrat, baik yang kompleks seperti pati, maupun yang sederhana seperti gula glukosa, sukrosa dan laktosa. Dapat pula dipakai bahan mentah yang mengandung gula seperti sirup gula, tets dan air dadih keju. Beberapa ragi dapat tumbuh pada hidrokarbon rantai lurus, yang dapat bersumber dari minyak bumi; dapat juga tumbuh pada etanol atau metanol.

Kebutuhan untuk memproduksi protein sel tunggal oleh ragi sama dengan yang diuraikan pada produksi oleh bakteri. Ragi harus memiliki waktu tumbuh sekitar 2 sampai 3 jam. Ia juga harus toleran terhadap pH dan suhu. Secara genetis juga harus stabil, sehingga hasilnya memuaskan. Tidak pula menyebabkan penyakit pada tumbuhan, hewan atau manusia.

Teknologi untuk memproduksi protein sel tunggal pada ragi juga sama dengan pada bakteri. Fermentor yang dilengkapi dengan kincir pengaduk merupakan macam wadah yang paling banyak dipakai untuk mengahsilkan protein sel tunggal pada ragi.

Baca :   Kelebihan Dan Kekurangan Padi Kabir 07

Ragi memiliki keuntungan dibandingkan dengan bakteri untuk memproduksi protein sel tunggal. Salah satu diantaranya, karena ragi toleran terhadap lingkungan yang lebih asam, dengan pH berkisar antara 3,5 dan 4,5. Akibatnya, proses ragi dapat berlangsung dalam media bersih tanpa harus steril, pada pH 4,0 sampai 4,5. Ini karena kebanyakan bakteri pencemar tak dapat tumbuh dengan baik dalam media asam ini.

Produksi protein sel tunggal pada ragi tergantung pada dipenuhinya kebutuhan oksigen kultur yang sedang tumbuh. Ragi yang tumbuh pada karbohidrat biasanya memerlukan sekitar 1 kilogram oksigen tiap 1 kilogram berat kering sel. Dan jika ditumbuhkan pada hidrokarbon diperlukan sekitar dua kali lebih banyak.

Protein sel tunggal pada ragi dapat dihasilkan dalam suasana steril maupun dalam suasana bersih tapi tidak perlu steril. Pada beberapa fermentasi ragi sistem kontinyu yang menggunakan hidrokarbon atau etanol sebagai substrat, perlu suasana steril sempurna, agar didapat hasil memuaskan dan bermutu.


c.



Kapang dan Jamur Tinggi

Produksi protein sel tunggal pada kapang sekarang ini memakai metoda yang sama dengan yang dipakai untuk membuat bahan sama pada ragi. Gula sederhana atau bahan mentah yang mengandungnya cocok sebagai substrat bagi berbagai macam kapang. Konsentrasi karbohidrat dalam media biakan biasanya sekitar 10 persen. Sebagai  sumber nitrogen dan tambahan mineral yang dimasukkan kedalam media, biasa dipakai amonia atau garam amonium. Angka pertumbuhan kapang dan jamur  tinggi. Waktu tumbuh mereka antara 4 sampai 16 jam, biasanya lebih rendah daripada bakteri dan ragi. Kapang dan jamur tinggi tumbuh subur pada suhu 25 sampai 36C dan pada pH 3,0 samapai 7,0. Namun kebanyakan ditanam pada pH dibawah 5,0. Ini perlu untuk mengurangi sebanyak mungkin pencemaran bakteri.


C.



Nilai Ekonomi Produksi Protein Sel Tunggal

Faktor yang mempengaruhi kelayakan produksi protein sel tunggal dari segi ekonomi meliputi:

1.

Biaya mendirikan fasilitas produksi.

2.

Biaya mnyediakan bahan mentah, energi tenaga kerja, pemeliharaan, penanggulangan limbah, dan turunnya harga tahunan.

3.

Jauhnya letak pabrik dari pemasok bahan mentah serta untuk pemasaran produk.

Pada pertengahan tahun 1970-an biaya untuk memproduksi protein sel tunggal untk makanan dengan menggunakan bahan mentah metanol, berkisar anatara $ 660 sampai $ 1.000 per metrik ton kapasitas tahunan bagi pabrik yang memproduksi 50.000 sampai 100.000 metrik ton per tahun.

Perluasan pasar untuk produk protein sel tunggal sebagai makanan ternak tergantung pada harga produk dan bagaimana efisiennya meningkatkan pertumbuhan ayam broiler, banyak ayam dan kalkun bertelur, serta pertumbuhan babi, dibandingkan dengan yang ditampilkan oleh protein alam untuk makanan ternak sekarang ini, seperti kedelai dan ikan.

Kelezatan dan tekstur, sebagai tambahan terhadap nilai nutrisinya merupakan penentu yang penting untuk dapatnya protein sel tunggal dijjadikan makana manusia. Pada masa ini, pemasaran utama produk untuk manusia ialah sebagai bumbu penyedap atau untuk meragikan bahan makanan. Seperti, derivat protein ragi telah digunakan sebagai penyedap makana sejak lama. Seperti ragi torula yang ditambahkan ketika mengolah daging membuatnya jadi labih gurih. Dan ragi roti, tentu saja, dipakai untuk membuat roti dan produk peragian lain. Selain itu, produk baru protein sel tunggal lain haruslah memenuhi persyaratan yang disebutkan dalam peraturan yang dikeluarkan badan pemerintah, sebelum dapat dipasarkan untuk makanan manusia atau hewan.


BAB III


SIMPULAN


Protein sel tunggal adalah sel mikroba kering seperti daging, bakteri, ragi, kapang, dan jamur tinggi yang ditumbuhkan dalam kultur skala besar. Protein ini dipakai untuk konsumsi manusia atau hewan. Produk itu juga berisi bahan nutrisi lain, sperti karbohidrat, lemak, vitamin dan mineral.

Teknologi modern untuk membuat protein sel tunggal berasal dari tahun 1879 di Inggris dengan diperkenalkannya adonan yang diinginkan untuk membuat ragi ropti (saccoramyces cerevisiase). Sekitar tahun 1900, di America Serikat diperkenalkan oleh pemusing untuk memisahkan sel ragi rotidari adonan pembiakan.

Produksi protein sel tunggal dapat melalui proses fotosintesis (untuk mikroorganisme yang berklorofil), dapat pula melalui fermentasi (mikroorganisme yang tidak berklorofil).

Faktor yang mempengaruhi kelayakan produksi protein sel tunggal dari segi ekonomi meliputi:

1.

Biaya mendirikan fasilitas produksi.

2.

Biaya mnyediakan bahan mentah, energi tenaga kerja, pemeliharaan, penanggulangan limbah, dan turunnya harga tahunan.

3.

Jauhnya letak pabrik dari pemasok bahan mentah serta untuk pemasaran produk.

Berikut Ini Yang Tergolong Protein Sel Tunggal Adalah

Sumber: https://ask-biosmart.blogspot.com/2011/12/protein-sel-tunggal.html

Check Also

Apa Yang Dimaksud Dengan Gas Inert

Alumnice.co – Apa Yang Dimaksud Dengan Gas Inert Dalam bidang pelayaran, ada banyak jenis kapal …