Apa Itu Bioproses? Pentingnya Uji Mikrobiologi pada Produk yang Melibatkan Mikroorganisme

Bioteknologi merupakan gabungan ilmu antara biologi dan teknologi. Bidang ini dapat digunakan dalam berbagai industri, seperti pangan, pertanian, dan medis.

Fermentasi merupakan salah satu metode bioteknologi sederhana yang sudah digunakan selama ratusan tahun. Dalam biokimia dan fisiologi, fermentasi diartikan sebagai makhluk hidup, terutama mikroba yang mengonversi senyawa kimia untuk menghasilkan energi.

Proses biokimia yang terjadi adalah perubahan gula menjadi asam, gas atau produk alkohol. Rangkaian ini juga disebut sebagai bioproses. 

Sedangkan, dari sudut pandang kimia, fermentasi adalah proses perbanyak mikroorganisme dalam jumlah yang besar dan melakukan biotransformasi di dalam wadah khusus yang disebut sebagai fermentor atau bioreaktor.

Kedua alat ini merupakan alat utama yang diperlukan dalam proses fermentasi skala besar. Fermentor merupakan wadah tertutup dengan kondisi steril dan terkontrol untuk melakukan proses fermentasi.

Pada proses ini, mikroba ditumbuhkan dalam media tertentu untuk menghasilkan berbagai senyawa. Sementara, bioreaktor adalah wadah tertutup yang menggunakan sel hidup sebagai biokatalis, yaitu zat atau organisme hidup yang mempercepat reaksi kimia dalam sistem biologis. 

Tahapan Fermentasi (Upstream dan Downstream)

Tahapan fermentasi terdiri dari dua tahapan utama, yaitu upstream processing dan downstream processing. Dua tahapan ini merupakan rangkaian proses yang mengubah bahan mentah menjadi produk akhir.

1. Upstream Processing

Upstream processing berfokus pada penumbuhan mikroorganisme atau sel untuk menghasilkan produk yang diinginkan. Pada proses ini terdiri dari 3 bagian utama, yaitu produksi mikroorganisme, persiapan media fermentasi, dan proses fermentasi. 

Tahap produksi mikroorganisme mencakup pemilihan jenis mikroba yang tepat. Dalam industri fermentasi, bakteri dan jamur sering digunakan untuk produksi senyawa yang diinginkan.

Tahap persiapan media fermentasi meliputi pembuatan media yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroba. Kemudian, di tahap fermentasi mikroba akan tumbuh di dalam media dan menghasilkan produk yang diinginkan (misal asam organik, enzim, alkohol, dan antibiotik). 

2. Downstream Processing

Downstream processing mencakup proses yang dilakukan setelah fermentasi selesai yang terdiri dari tahapan penting: pemisahan sel, pemecahan sel, dan pemurnian sel. Tahap pemisahan sel bertujuan untuk memisahkan sel atau padatan dari cairan hasil fermentasi. 

Proses pemisahan bisa menggunakan sedimentasi, filtrasi, atau sentrifugasi. Tahap pemecahan sel bertujuan untuk mengeluarkan produk yang berada di dalam sel.

Pemecahan dilakukan dengan perlakuan fisik atau kimia, seperti homogenisasi tekanan tinggi, ultrasonik, kejutan panas, kejutan osmotik, ekstraksi kimia, dan ekstraksi enzimatik. 

Setelah mendapatkan produk, produk harus memiliki tingkat kemurnian yang tinggi. Pemurnian sel dilakukan dengan ekstraksi cair, sedimentasi, HPLC, dan metode membran (ultrafiltrasi). Setelah proses pemurnian dan dikeringkan, produk akan mengkristal dan dapat digunakan. 

Aplikasi Bioproses pada Industri

Di industri, bioproses digunakan karena lebih ramah lingkungan, efisien, dan mampu menghasilkan produk yang sulit dibuat dengan metode kimia biasa. Aplikasi bioproses pada industri meliputi pangan, farmasi dan kesehatan, industri kosmetik, dan material serta biofabrication. 

Pembuatan makanan dan minuman yang dibuat melalui bioproses dan dikonsumsi kita sehari-sehari meliputi fermentasi roti, yoghurt dan keju (menggunakan bakteri asam laktat), kopi dan coklat, tempe, tape, kecap, dan nata de coco (menggunakan mikroba Rhizopus, Saccharomyces, dan Acetobacter). Selain industri pangan, bioproses juga penting digunakan untuk membuat obat, vaksin, dan produk kesehatan. 

Contohnya fermentasi jamur atau bakteri menghasilkan penisilin dan streptomisin yang bisa dimanfaatkan dalam produksi antibiotik. Produksi hormon insulin juga dapat dihasilkan melalui cara fermentasi dengan E. coli. Dengan teknologi yang modern, saat ini bahan aktif skincare mulai dihasilkan dari bioproses. 

Baca juga:
Mengapa Fermentasi Bisa Membuat Makanan Lebih Sehat? Yuk Intip lewat Uji Mikrobiologi

Contohnya, bahan aktif yang terkenal adalah asam hialuronat yang dibuat melalui fermentasi bakteri Streptococcus atau Bacillus. Selain itu bahan aktif yang dihasilkan juga dari bioproses adalah niacinamide, peptida dan ceramide. 

Keuntungan produksi bahan aktif melalui bioproses adalah lebih stabil, aman, dan ramah lingkungan. Saat ini, teknologi bioteknologi yang sedang tren adalah memanfaatkan produk mikroba untuk membuat material baru yang ramah lingkungan. 

Contohnya adalah mycelium-based materials untuk membuat kemasan atau kulit alternatif. Selain itu, pewarna tekstil sudah dapat digantikan dengan pigmen yang dihasilkan oleh mikroba. Bioproses memegang peran besar dalam industri modern mulai dari makanan, kosmetik, obat-obatan, hingga energi. Dengan menggunakan sel, mikroba, dan enzim, bioproses dapat menghasilkan produk yang lebih bersih, aman, efisien, dan berkelanjutan. 

Dalam pengembangan produk yang melewati proses fermentasi atau melibatkan mikroorganisme, pengendalian kualitas mikrobiologi menjadi aspek yang krusial. Mikroba yang digunakan harus terkontrol, dan produk harus bebas dari cemaran mikroorganisme yang tidak diinginkan agar tetap aman dan konsisten kualitasnya.

Di sinilah peran uji laboratorium menjadi penting. Uji mikrobiologi membantu memastikan jenis dan jumlah mikroorganisme sesuai dengan standar, sekaligus mendeteksi potensi kontaminasi sejak dini. IML Testing and Research menyediakan layanan uji mikrobiologi yang komprehensif, akurat, dan dapat diandalkan untuk produk yang melewati proses fermentasi, pangan, kosmetik, maupun produk lain yang memerlukan pengujian mikroba sebelum dipasarkan. Pastikan keamanan dan mutu produk anda melalui pengujian laboratorium yang tepat.

Author: Safira
Editor: Sabilla Reza

Referensi:

Shukla, S., Shukla, S., & Saini, R. (2023). Recent advances in fermentation technology. International Research Journal of Innovations in Engineering and Technology, 7(1), 1–6.