amobilisasi enzim-2010

7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010

1/27

Amobilisasi enzim


2/27

Deskripsi

Enzim amobil adalah enzim yang :

Terikat pada bahan (carrier/ matrik) yang tidak

larut, atau

Terperangkap (entrapping dalam matrik yangtidak larut, atau

Saling berikatan silang (cross linking)

diantaranyatanpa kehilangan aktivitas katalitiknya.


3/27

Kelebihan enzim amobil

1. Lebih stabil terhadap :

a. Inaktivasi karena proses pemanasan atauperubahan pH

b. Kehilangan aktivitas selama penyimpanan atauproses

c. Kerusakan oleh bahan kimia

d. Pemecahan oleh enzim protease

2. Dapat digunakan berulang

glukosa isomerase amobil : 9-17 minggu

3. Mudah dihilangkan dari campuran reaksi4. Dapat dioperasikan secara kontinyu

5. Biaya lebih murah

Misal : L-amino acid acylase : biaya ditekan menjadi

54 % (pembelian enzim dan upah tenaga)


4/27

Gugus yang terlibat pada proses

amobilisasi

Amino bebas

Karboksil bebas

Sulfhidril ( asam amino sistein)

Imidazol (asam amino histidin)

Phenolik (asam amino serin, tirosin)

Hidroksil (asam amino treonin)


5/27

Metoda amobilisasi enzim

1. Pengikatan pada matriks

Adsorpsi

Ikatan ionik

Ikatan kovalen2. Entrapment

Polimerisasi gel

Mikroenkapsulasi liposom

3. Cross linking


6/27

Metoda amobilisasi enzim


7/27

1. Metoda pengikatan pada matrik

Jenis matriks berpengaruh pada jumlah enzim yang

terikat

Faktor yang berpengaruh pada pemilihan matrik :

Metoda pengikatan Ukuran partikel

Luas permukaan

Rasio molaritas gugus hidrofobik & hidrofilik

Komposisi kimia matriks

Sifat alamiah enzim


8/27

1a. Metoda Adsorpsi

Pengikatan fisikawi pada bahan yang inert

Prosedur amobilisasinya sederhana

Ikatan yang terbentuk sangat lemah, yaitu :

Ikatan van der Waals Ikatan hidrogen

Ikatan garam Pengaruh pada aktivitas katalitiknya sedikit

Ikatannya mudah lepas karena perubahan : pH - kekuatan ionik

Konsentrasi substrat - suhu

Macam solven


9/27

1a. Metoda Adsorpsi (lanjutan 2)

Proses adsorpsinya tidak spesifik

Macam matrik :

Tanah liat - karbon aktif - kaolin

Alumina - selulosa - batu bara Silika - kolagen - dsb.

Bentonit - gelas yang berpori

Matrik organik :

Gluten - Pati Concanavelin A - Selulosa

Sepharose


10/27

1b. Metoda pengikatan ionik

Pengikatan enzim pada carrier lebih spesifik

Pada pH dan kekuatan ionik tertentu enzim

tetap terikat

Macam carrier :

DEAE Sephadex

CM selulosa

Macam-macam resin ion exchangelainnya


11/27

1c. Metoda pengikatan kovalen

Ikatan antara enzim dan carrier lebih permanen

Kondisi pembentukan ikatan :

Mild sehingga aktivitasnya tidak hilang

Sisi aktif bebas tidak terikat dengan ikatan

kovalen Teknik pengikatan enzim pada carrier :

Kompleks

Mahal

Macam carrier :Agarosa

Selulosa

Dekstran, dll

Carrier harus diaktivasi lebih dahulu


12/27

Gugus fungsional untuk pembentukan ikatan kovalen

a-amino, e-amino - Hidroksil

b-karboksil, g-karboksil - Imidazol

Sulfhidril - Penolik Gugus reaktif pada carrier :

Diazonium - isosianat

Asa, azida - halida

Tidak cocok untuk aplikasi pada pengolahanmakanan


(lanjutan 2)


13/27

Teknik-teknik pengikatan kovalen :

Metoda diazo

Pembentukan ikatan peptida :

Derivat isosianat Derivat asam azida

Tanpa pembentukan derivat

Alkilasi gugus fenolik, sulfhidril, dan asam amino

bebas Pembentukan jembatan disulfida

Pembentukan derivat imido-karbonat denganreagen CNBr


(lanjutan 3)


14/27

2. Metoda entrapment

Enzim diperangkap dalam carrier

Kelemahan metoda :

Terbentuk radikal bebas pada saat polimerisasi

aktivitas turun Keterbatasan transfer massa jika substrat enzim

berupa molekul besar sulit kontak


15/27

2a. Polimerisasi gel

Menggunakan akrilamida dan bis-akrilamida

Derajat ikatan silang tergantung konsentrasi

akrilamida dan bis-akrilamida


16/27

Menggunakan membran semi permiabel (misal nilon)

Diameter mikrokapsul : 10- 100 mm

Molekul enzim dalam larutan terperangkap dalammembran polimer

Caranya (pada pembuatan mikrokapsul nilon) :

Monomer I : hidrofilik (misal 1,6 heksa metilendiamina) dilarutkan air ditambah larutan enzim

Monomer II : hidrofobik (misal sebacoyl klorida)

dilarutkan dalam solven yang sedikit larut dalam air(misal sikloheksan kloroform)

Campurkan monomer I dan II sehingga terjadipolimerisasi di interfase enzim akan

terperangkap dalam polimer tersebut

2b. Mikroenkapsulasi


17/27

a. Pembentukan lapisan/ membran lipida yangmenutupi tetesan larutan enzim

b. Caranya :

Lipida amphipatik dilarutkan dalam kloroform,

misal fosfatidil kolin, kolesterol Ratakan pada dinding tabung sehingga

membentuk film

Larutan enzim yang aqueous dituangkan dalam

tabung & diratakan sehingga terbentuk liposom

2c. Liposom


18/27

3. Metoda Cross - linking

Pengikatan antar molekul enzim atau enzim dengancarrier dengan bantuan senyawa bifungsional sebagaisenyawa kopolimerisasi

Gugus amino bebas pada enzim akan membentuk crosslingking

Senyawa kopolimerisasi :

Glutaraldehid

Bis-diazobenzidin

Heksa metilen diiso sianat

1,5 difluoro 2,4 dinitrobenzen

Suksinildisalisilat, dll


19/27

Contoh jika digunakan glutaraldehid maka :glutaraldehid akan membentuk ikatan schiffdengan gugus amino bebas

Tiap-tiap enzim mempunyai beberapa gugusamino bebas sehingga dapat terbentuk cross-linking

Kekurangan metoda cross-linking :

Molekul enzim sangat mudah berfungsisebagai carrier pendukung enzim lain

Metoda ini sangat mudah diikuti denganmetoda lain

3. Metoda Crosslinking (lanjutan 2)


20/27

Penggunaan Enzim Amobil

Biosensor analitis :

Elektrode enzimatis

Reaktor analitis enzimatis

Strip reagen diagnostik

Dll


21/27

Elektroda enzimatis

Analit (substrat) Enzim

Alkohol Alkohol dehidrogenase

Laktosa B-galaktosidase

Urea UreaseSukrosa Invertase

Phospho-lipid Phospholipase

Phenol Phenol hidroxylase

Penisilin Penisilinase

Galaktosa Galaktosa dehidrogenase

Glukosa Glukosa oksidase

Kolesterol Kolesterol esterase,

kolesterol oksidase


22/27

Reaktor analitis enzimatis

Enzim diamobilkan dalam bead ber-pori2 atau

serat

Enzim amobil dimasukan dalam kolom gelas atau

plastik (packed bed)

reaktor enzim Misal : alkohol dehidrogenase di amobilkan

dalam agarosa dengan ikatan kovalen dan

digunakan untuk analisa kadar alkohol


23/27

Strip reagen diagnostik Keunggulan :

1. Mudah digunakan

2. Tidak mahal

3. Kecil4. Dapat digunakan untuk analisa secara cepat

Komponen strip :

Plastik 8 x 1 cm

Bagian dekat ujung dilapisi dengan enzim dan

reagen pewarna (chromogen)


24/27

Strip yang pertama dibuat adalah untuk menganalisa

gula dalam urin : Enzim : glukosa oksidase dan peroksidase

Enzim diamobilkan dalam jaring selulosa, dan

ditambah dengan zat yang dapat membentuk

warna, kemudian dilapisi dengan membran etil-selulosa yang semipermeabel terhadap molekul

yang kecil seperti glukosa

Strip yang sekarang tersedia di pasar mempunyai 4-5lapisan yang terpisah dalam satu strip yang secara

simultan dapat untuk menganalisa (misal) : glukosa,

total protein, urea, pH, dan kolesterol


25/27

Analisa gula darah (glukosa oksidase) Dasar reaksi :

Glukosa oksidase mengkatalisa reaksi :

Glukosa + O2 + H2O Asam glukonat +

H2O2

Peroksidase mengkatalisa reaksi :

H2O2 + kromogen (tdk berwarna)

kromogen teroksidasi (biru) + H2O


26/27

Kolesterol darah Dasar reaksi :

Enzim kolesterol esterase mengkatalisa reaksi:

Ester kolesteril kolesterol

Enzim kolesterol oksidase mengkatalisa reaksi:

Kolesterol + O2 kolestenon + H2O2

Yang terhitung = total kolesterol

Cara enzimatis dapat memperbaiki kekurangan cara

kimiawi


27/27

Cara kimiawi :

Didasarkan pada reaksi asam asetat anhidrida

dengan kolesterol dalam kloroform membentuk

warna biru kehijauan

Terganggu oleh adanya protein (haemoglobin)

Untuk mengatasi : kolesterol harus diekstrak

(cara enzimatis tidak perlu ekstraksi kolesterol)

amobilisasi enzim-2010

Documents