bite cn ology

7/25/2019 Bite Cn Ology

1/10

5. Apa yang dimaksud dengan kultivasi kontinyu ? dan apa bedanya dengan kultivasi

diskontinyu dan semi kontinyu ?

Jawab : Kultivasi kontinyu adalah pemberian nutrisi dan pengeluaran sejumlah fraksi dari

volume kultur total terjadi secara terus menerus engan metode kontinu memungkinanorganisme tumbuh pada kondisi setimbang !steady state"# dimana pertumbuhan terjadi pada laju

konstan dan lingkungan stabil. $erbedaannya dengan kultivasi diskontinu dan semi kontinu yaitu

pada kultivasi kontinu faktor seperti p% dan konsentrasi nutrisi dan produk metabolit yang tidak

terelakkan berubah selama siklus pertumbuhan pada suatu diskontinu dapat dijaga konstan dalam

kultur kontinu. $ada kultivasi semi kontinu suatu bentuk kultivasi dimana medium atau

substratnya ditambahkan secara kontinu atau berurutan ke dalam tumpukan diskontinu awal

tanpa mengeluarkan sesuatu dari sistem. $roduk yang dihasilkan dari sistem seperti ini dapat

melebihi produk yang dihasilkan dari kultur diskontinu. $endekatan ini secara luas diterapkan

dalam industry misalanya dalam produksi ragi yang dibutuhkan untuk pembuatan roti.

&. Jenis untuk fermentasi aerobic dapat diklasifikasikan dalam empat kelompok dengan

memperhatikan distribusi gas atau udara. 'ebutkan dan terangkan empat cara distribusi

gas atau udara tersebut yang biasa terdapat dalam sebuah bioreaktor.

Jawab :

(. Apa saja kegiatan yang termasuk ke dalam down stream process fermentasi ? danterangkan salah satuya )

Jawab : Kegiatan yang termasuk ke dalam down stream process pada fermentasi yaitu

penanganan massa cair# pemisahan fase cair dan padat# ekstraksi# isolasi# dan purifikasi prodak.

$roses pemurnian produk !purifikasi" fermentasi adalah proses dimana hasil fermentasi

dipisahkan dengan mediumnya sehingga menghasilkan produk murni hasil fermentasi yang

kemudian dapat digunakan. $roses ini dikenal pula dengan proses down*stream dalam tahapan

fermentasi. +ontoh : 'ebagai contoh# asam sitrat dibuat dalam fermentor produksi yangbercampur dengan medium. 'ecara umum# metode pemurnian produk fermentasi terdiri dari

empat tahapan utama yaitu penghilangan kotoran# ekstraksi# konsentrasi dan purifikasi. 'ecara

sistematis# tahapan tersebut dapat dilihat pada gambar berikut:

Konsentrasiproduk

cair

fraksi

terlarut Ekstraksi

KulturPenghilanga

n kotoran

yang tidak

dapat produk

berbentuk

konsentrat

Fermentasi


2/10

,erdapat berbagai metode purifikasi antara lain adalah:

(. 'ecara -ravitasional

,erdiri dari dua metode yaitu sentrifugasi dan flokulasi.

. 'ecara /ekanis

/etode secara mekanis dicontohkan dengan filtrasi dan dialisis.

0. $enggunaan sifat permukaan

/etode ini terdiri dari adsorpsi# ion*e1change# dan flotasi.

2. 'ecara 3lektrik

/etode secara elektrik ini menggunakan elektrofresis# elektrodialisis dan elektro*osmosis.

4eberapa teknik pemurnian produk fermentasi antara lain:

Sentrifugasi

'entrifugasi meliputi pemisahan cairan dan partikel berdasar densitas.

'entrifugasi dapat digunakan untuk pemisahan sel dari cairan kultur# sel pecah dari

cairan# dan kelompok endapan

Ada sejumlah tipe sentrifus# beberapa diantaranya:

Tubular Bowl Centrifuge

$aling umum digunakan untuk pemisahan padat*cair# isolasi en6im.

apat dicapai pemisahan yang baik untuk sel mikrobia dalam larutan.

Disc Bowl Centrifuge

'ecara luas digunakan untuk memisahkan sel.

apat untuk memisahkan sel mikrobia yang dipecah dan endapan protein

Perforate Bowl Basket Centrifuge

$engecualian pada pemisahan adsorpbent# seperti selulosa dan agarosa.

Zonal Ultracentrifuge

igunakan dalam industri vaksin karena dapat secara mudah memisahkan sel yang

dipecah dari virus.

Sel dan

pengotor

lain

PurifikasiPengotor

Produk


3/10

apat untukmengendapkan protein dengan baik.

'ecara eksperimental digunakan untuk pemurnian 78A polymerase dan berbagai en6im.

Koagulasi dan Flokulasi

Koagulasi ditetapkan untuk proses*proses biologikal jika partikel kecil secara langsung

melekat satu dengan lainnya.

9lokulasi adalah agensia yang bekerja untuk menggabungkan partikel

,eknik koagulasi dan flokulasi biasanya digunakan untuk sel utuh# sel pecah atau proteinterlarut.

'el tuh

4anyak agensia flokulasi digunakan untuk pemisahan produk# seperti :

polielektrolit anionik dan kationik# alumina# dan polimer sintetik.

'edikit informasi yang dikethui tentang koagula# tetapi beberapa koagulan

anorganik aluminium# garam besidan garamkalsium telah banyak

dipelajari

'el hancur dan protein

Koagulasi dan flokulasi banyak digunakan dengan dilakukan agitasi

Koagulasi dan flokulasi dapat digunakan sebagai alternatif metode

presipitasi pada pemisahan en6im


4/10

Agensia yang digunakan untuk sel utuh adalah sama dengan untuk sel

hancurmaupun protein

7esin penukar ion

Filtrasi 9ilter menggunakan kain saring atau beberapa bahan porusdengan menggunakan

tekananuntuk mendorong partikel melewati filter

3lemen*elemen dipisahkan berdasarkan ukuran.

9iltrasi untuk meterial biologi umumnya menggunakan batch filtration# rotary drum

filtration# atau ultrafiltration methods.

Batch Filtration

4iasanya dengan tekanan konstan dari pompa mendorong cairan melewati

filter

9ilter cake akan terbentuk sebagai akibat proses filtrasi dan menahan laju

filtrasi

9ilter press adalah yang umum digunakan dalam industri


5/10

apat digunakan untuk memisahkan sel tetapi tidakdapat bekerja dengan

baik untuk sel hewan dan tumbuhan

Rotary Drum Filtration

'olution is vacuumed upward where it crosses a filter septum removed by

a positive displacement pump

9ilter cake is removed after each rotation to give a fresh surface for

filtration

7otary vacuum filters can be used to efficiently remove mycelia# cells#

proteins# and en6ymes# though a filter aid or precoat of the septum may be

necessary

Ultrafiltration

tili6es a membrane to separate particles that are much larger than the

solvent used

'uccessful removal occurs in the partical si6e range of (; solvent

molecular diameters to ;.5 0C +itric Acid D +>C +alcium +itrate

Kalsium sitrat kemudian dicuci# dipanaskan dan disaring untuk menghilangkan

kontaminan

,ergantung rancangan skema pemurnian# filter dapat ditempatkan sebelum reaksi pertama

dengan kalsium karbonat.

'ecara sederhana filter dapat memisahkan sebagian besar kontaminan tergantunng

ukurannya dilanjutkan untuk kontaminan yang lebih kecil pada filter berikutnya

Kalsium sitrat kemudian ditambah asam sulfat.

'uhu reaksi ini di bawah &;E+.

7eaksi akan menghasilkan asam sitrat bebas dan presipitat baru kalsiumsulfat# yang akan

dibutuhkan nantinya.

alam filter ini#kalsium sulfat dicuci dari asam sitrat dan meninggalkan biomass

Kontaminan dapat dipisahkandengan filter yang lebih baik seperti mikrofiltrasi dan

ultrafiltrasi

Pemurnian lanjut

$emurnian lanjut:

Asam sitrat dapat dihasilkan dalam dua bentuk: * monohidrat dan anhidrat

4entuk*bentuk ini membutuhkan tambahan tahap pemurnian untuk mencapai kemurnian yang

diinginkan


7/10

Monohydrate

/engandung satu molekul air unt tiap asam sitrat

/embutuhkan kristalisasi berulang sampai kandungan air sekitar .5*F.FB

nhydrous

/emisahkan semua air dari produk akhir ibuat dengan dehidrasi produk asam sitrat

monohidrat pada suhu di atas 0&.&E+.

F. a". Apa yang dimaksud dengan immobile en6yme ?b". 4agaimana cara pengikatan en6ymnya !masing*masing gambarkan" )

c". Apa keuntungan dan kerugian dari immobile en6yme tersebut ?

Jawab :

a". mobilisasi en6im adalah suatu peristiwa dimana suatu en6im dilekatkan pada suatu bahan

yang inert dan tidak larut seperti sodium alginate. engan system ini# en6im dapat lebih tahan

terhadap perubahan kondisi seperti $h atau temperature. 'ystem ini juga membantu en6im

berada di tempat tertentu selama berlangsungnya reksi sehingga memudahkan proses pemisahan

dan memungkinkan untuk dipakai lagi di reaksi lain. 'ystem ini memiliki keunggulan dalam hal

efisiensi sehingga di industry banyak digunakan dalam reaksi yang dikatalisis oleh en6im.

mobilisasi en6im dapat dianggap sebagai metode yang merubah en6im dari bentuk larut dalam

air GbergerakH menjadi keadaan Gtak bergerakH yang tidak larut. mobilisasi mencegah difusi

en6im kedalam campuran reaksi dan mempermudah memperoleh kembali en6im tersebut dari

aliran produk dengan teknik pemisahan padat I cair yang sederhana. mobilisasi dapat dilakukan

dengan berbagai cara# antara lain melalui pengikatan kimiawi molekul en6im pada bahan

pendukung# pengikatan silang intermolekuler sesama en6im# atau dengan cara menjebak en6im

di dalam gel atau membrane polimer.

b". $engikatan 3n6ymnya : /etode untuk immobilisasi en6im dapat dibagi atas 0 kategori dasar#

yaitu metode carrier*binding# metode ikat silang !cross*linking"# metode penjebakan

!entrapping"# serta adsorpsi fisik ke dalam suatu pembawa inert.

/etode carries*binding

/etode carrier*binding ini dibagi menjadi tiga berdasarkan cara pengikatan en6imnya#

yaitu adsorpsi fisika# pengikatan ionik dan pengikatan kovalen.

/etode adsorpsi fisika


8/10

4erdasarkan pada adsorpsi fisika dari protein en6im pada permukaan pembawa yang

tidak larut dalam air. Kelemahan dari metode ini dimana en6im yang diserap dapat bocor selama

pemakaian karena gaya ikat antara protein en6im dan pembawa lemah atau kekuatan ikatannya

lemah# sedangkan kelebihannya yaitu dalam kondisi lunak# aktivitas en6im tetap tinggi serta

dapat diregenerasi. +ontoh GcarrierH untuk adsorbsi fisik yaiktu karbon aktif# hidroksil apatit#

gelas porous# gel +a*fosfat# tanah liat# dan pati. Adsorpsi fisik dari suatu en6im ke dalam suatu

padatan merupakan teknik atau cara yang paling sederhana dalam preparasi immobilisasi en6im.

/etode ini bekerja berdasarkan pada interaksi fisik nonspesifik antara en6im dengan permukaan

dari matriks# yang dapat dilakukan dengan pencampuran suatu larutan en6im dengan konsentrasi

tertentu dengan suatu padatan dengan daya penggerak adalah sifat hydrophobic dan jembatan

garam. Keuntungan utama dari metode adsorpsi ini serupa dengan metode insolubilisasi en6im#

dimana tidak ada reagen yang digunakan dan memiliki tahapan aktivasi yang sangat sederhana.

/etode ini sangat baik digunakan karena tidak mempengaruhi aktivitas en6im. Adsorpsi dan

desorpsi tergantung dari pertukaran ion !ion e1change".

ntuk itu# diperlukan penggunaan pendukung yang dilapisi dengan polimer kationik

sebagai alas dan mengoptimalkan kondisi*kondisi yang diperlukan untuk immobilisasi. Adsorpsi

dilakukan pada kondisi*kondisi# yaitu : p% rendah dan kekuatan bersifat ion tinggi. 'elain itu#

metode ini memerlukan biaya yang murah# karena padatan penyerapnya tidak terlalu mahal# dan

hasil dari metode ini sangat mudah untuk dibawa# dan en6im pun menjadi lebih terjaga karena

tidak bersifat destruktif. alam metode ini juga hanya terjadi ikatan hidrogen# hubungan ikatan

garam dan beberapa ikatan =an der alls. /etode ini juga memberikan hasil yang paling serupa

dengan keadaan biologis yang sesungguhnya. $reparasi dalam metode adsorpsi untuk

immobilisasi en6im lebih sederhana dibandingkan dengan metode lainnya dalam immobilisasi

en6im. Kekuatan ikatan L ikatan kimia yang terbentuk bervariasi ada yang lemah dan ada yang

kuat sehingga mempermudahkan dalam preparasi metode ini. 'ecara umum# metoda ini menjadi

yang paling lambat dari metode lainnya. 'ebab adsorpsi bukanlah suatu reaksi kimia# lokasi aktif

dari en6im dihentikan dengan dihalangi oleh matriks yang sangat mengurangi aktivitas dari

en6im. Kerusakan pada en6im juga dapat terjadi karena adanya beberapa jenis ikatan lemah yang

ada di dalam sistem ini. %al tersebut sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu# perubahan p%#

kekuatan ionik# ataupun karena adanya substrat. %al ini dapat menyebabkan perubahan pada

immobilisasi en6im tersebut# atau apabila substansi penyerap merupakan substrat bagi en6im#


9/10

maka jangka waktu immobilisasi en6im ini akan menjadi menurun# bergantung pada mobilitas

permukaan dari en6im dan substrat. /etode adsorpsi ini sangat diperlukan untuk memfasilitasi

reaksi kovalen. Kestabilan en6im yang diadsorpsi ke dalam suatu matriks diketahui terjadi

karena adanya ikatan silang !cross*linking" dari protein yang mengikuti adsorpsi fisiknya.

/etode kedua yaitu pengikatan ionik

/etode pengikatan ionik berdasarkan pengikatan ionik dari protein en6im pada pembawa

yang tidak larut dalam air yang mengandung residu penukar ion. Kelemahan metode ini dimana

kebocoran dapat terjadi dimana dalam larutan substrat dengan kekuatan ionik yang tinggi atau

pada variasi p%.

/etode pengikatan kovalen

$ada metode ini terbentuk ikatan kovalen antara en6im dengan carrier yang tidak larut

dalam air sehingga ikatannya kuat dan tidak mudah rusak. iperlukan kondisi reaksi yang

sulit dan biasanya dilakukan tidak dalam keadaan kamar.

/etode ikat silang !cross*linking"

/etode kedua yaitu metode ikat silang !cross linking". /etode ini berdasarkan pembentukan

ikatan kimia seperti dalam metode ikat kovalen# namun pembawa yang tidak larut dalam air

tidak digunakan dalam metode ini.

/etode penjebakan !entrapping"

/etode penjebakan ini berdasarkan pengikatan en6im dalam kisi matriks polimer atau

melingkupi en6im dalam membrane semi permeabel dan dibagi menjadi tipe kisi dan

mikrokapsul.

Keuntungan dan Kerugian dari immobile en6yme :

Keuntungan

'ystem ini memiliki keunggulan dalam hal efisiensi sehingga di industri banyak digunakan

dalam reaksi yang dikatalisis oleh en6im. mobilisasi en6im dapat dianggap sebagai metode

yang merubah en6im dari bentuk larut dalam air GbergerakH menjadi keadaan Gtak bergerakH

yang tidak larut.


10/10

Kekurangan penggunaan sel terimobilisasi adalah hambatan pada proses difusi baik substrat

maupun produk yang terbentuk. ntuk sel yang hidup# pertumbuhan dan evaluasi gas sering

merusak matriks pendukung sel terimmobilisasi

.

bite cn ology

Documents