I. DEFINISI FERMENTORMenurut Pujaningsih (2005), fermentor adalah tangki atau wadah dimana didalamnya seluruh sel (mikrobia) mengubah bahan dasar menjadi produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan.Menurut Saepudin dan Sateakasih (2009) bioreaktor/ reaktor biologi/ fermenter suatu wahana/ tempat untuk keberlangsungan proses fermentasi /transformasi bahan dasar menjadi produk yang dinginkan yang dilakukan oleh sistem enzim dalam mikroba atau enzim yang diisolasi. Bioreaktor merupakan sistem tertutup utk reaksi biologis dr suatu proses bioteknologi.Menurut Dwiari et al (2008), fermentor adalah peralatan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme dalam medium cair. Parameter-parameter seperti pH, komposisi medium, suhu, pengadukan, konsentrasi metabolit dan gas dapat dimonitor serta dikendalikan.Menurut Andheklawang (2008), bioreaktor (fermentor) merupakan bejana fermentasi aseptis untuk produksi senyawa oleh mikrobia melalui fermentasi. Bioreaktor dirancang untuk proses fermentasi secara anaerob dan aerob.

II. FUNGSI FERMENTORFungsi bioreaktor adalah untuk menghasilkan produk oleh mikrobia baik kultur murni atau campuran, yang dikendalikan menggunakan sistem komputer dalam mengatur faktor lingkungan dan pertumbuhan serta kebutuhan nutriennya.Menurut Pujaningsih (2005), fungsi dasar fermentor/ bioreactor yaitu menyediakan kondisi lingkungan yang cocok bagi mikrobia didalamnya untuk :–– Menghasilkan biomassa–– Menghasilkan enzim–– Menghasilkan metabolit dsb.Fungsi utama bioreaktor adalah memberikan lingkungan terkontrol bagi pertumbuhan mikroorganisme atau campuran tertentu mikroorganisme untuk memperoleh produk yang diinginkan.- Bioreaktor hendaknya mencegah kontaminasi produksi dr lingkungan pd kultur sambil mencegah pelepasan kultur ke lingkungan.- Bioreaktor sebaiknya memiliki instrumentasi untuk pemeriksaan agar terjadi pengawasan proses optimum.

III. JENIS-JENIS FERMENTOR

Menurut Pujaningsih (2005), macam-macam reactor adalah sebagai berikut1. Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor)udara disirkulasikan melalui medium yang diaduk dengan impeller.2. Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor)udara dialirkan melalui sparger di dasar bejana.3. Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor)terdiri dari dua kolum yang dimasukkan ke dalam kolum yang lain. Udara

dipaksa masuk melewati pipa sehingga udara dapat terpancar keatas dan medium ikut terbawa.4. Bioreaktor terkemas padatdiisi dengan bahan padatan yang dapat menjaring mikrobia masuk kedalamnya.

Menurut Andhiko (2008), Berdasarkan proses penyebaran organisme dan media dalam bejana mengelompokkan jenis fermentor ke dalam 3 grup :1. Reaktor dengan agitasi internal.Merupakan biorekator yang paling lazim digunakan di berbagai industri fermentasi. Grup ini termasuk stirred tank reactor.2. Bubble column bioreactor.Merupakan bioreaktor paling sederhana. Terdiri dari tabung panjang dengan beberapa sparger di bagian dasarnya. .3. Loop reactor.Merupakan collumn reactor di tnana percampuran dan sirkulasi diinduksi dengan alat-alat tertentu.

Berdasarkan penggunaan alat tersebut, fermentor ini dikelompokkan atas tiga jenis:a. Air lift loop reactor .b. Pro peller’loop reactor.c. Jet loop reactor .

IV. BAGIAN-BAGIAN FERMENTORRancangan dan kontroksi bioreaktor perlu diperhatikan tentang bejana harus dapat dioperasikan dalam jangka waktu lama, serasi dan afitasi memadai untuk kelangsungan proses metabolik mirkobia, sistem kontrol suhu, pH dan penambahan nutrien, bejana harus dapat dicuci dan disterilisasi fasilitas sampling harus ada konsumsi tenaga serendah mungkin, bahan kontroksi murah dan evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.

A. Kriteria Dasar Dalam Desain Bioreaktor1. Karakteristik mikrobiologi dan biokimia dr sistem sel (mikrobia, mamalia, tumbuhan).2. Karakteristik hidrodinamik bioreaktor.3. Karakteristik massa dan panas bioreaktor.4. Kinetika pertumbuhan sel dan pembentukan produk.5. Karakteristik stabilitas genetis dr sistem sel6. Desain peralatan yg aseptis7. Pengawasan lingkungan bioreaktor (makro dan mikro)8. Implikasi desain bioreaktor pd pemisahan produk menghilir9. Modal dan biaya operasi bioreaktor10. Potensi pengembangan desain bioreaktor

B. Syarat Fermentor adalah sebagai berikut• Tangki dapat dioperasikan secara aseptik, agitasi dan aerasi• Energi pengoperasian serendah mungkin

• Temperatur harus terkontrol• Kontrol pH• Tempat pengambilan sample• Penguapan berlebihan dihindari• Tangki didesain untuk meminimalkan tenaga kerja pemanenan, pembersihan dan perawatan•Peralatan general: permukaan bagian dalam halus, dihindari banyak sambungan, murah.rip-biotek-fermentasi.

C. Konstruksi Fermentoro Bahan fermentor dibuat tahan karat untuk mencegah kontaminasi logam/ion selama proseso Bahan fermentor harus tidak beracun & tidak mudah terlarut, shg tdk menghambat pertumb.mikrobiao Bahan fermentor harus kuat utk sterilisasi berulang kali pd tekanan uap tinggio Sistem stirer dari fermenter & lubang pemasukannya cukup, sehingga tidak mengalami stress mekanik akibat terlampau rapato Pemeriksaan secara visual dari medium & kultur hrs tersedia, dibuat dari bahan transparan.

D. Desain dan Konstruksi Bioreaktor Harus Memperhatikan Beberapa Hal Yaituo Bejana dapat dioperasikan dalam keadaan aseptis untuk jangka waktu lama.o Aerasi dan agitasi cukup memadai untuk kelangsungan proses metabolik mikrobia.o Konsumsi tenaga serendah mungkin.o Sistim kontrol temperatur, pH harus ada.o Fasilitas untuk sampling harus ada.o Evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.o Bejana harus dapat dicuci, dibersihkan dan mudah dipelihara, mempunyaio geometri yang sama baik untuk laboratorium maupun skala industri.o Dikonstruksi dari bahan yang murah.

E. Karakteristik Fermentero Fermentor anaerobik memerlukan alat khusus kecuali untuk menghilangkan panas.o Fermentor aerobik memerlukan alat untuk mengaduk dan memberikan aerasi cukup.o Konstruksi fermentor aerobiko Tebuat dari baja anti karat.o Berupa silinder besar, tertutup di bagian atas atau bawah, dilengkapi pipa-pipa

Struktur dan Fungsi Enzim

Dalam ulasan kali ini akan dijelaskan tentang apa itu enzim, definisi enzim itu sendiri, struktur enzim dan macam macam struktur enzim serta fungsi enzim secara umum dan fungsi enzim enzim tertentu. Mari dipelajari lebih lanjut

Pengenalan tentang Enzim

Setiap aktivitas yang terjadi di dalam sel hidup membutuhkan reaksi kimia. Dalam reaksi ini, ikatan kimia pada molekul organik diputus sehingga molekul baru dapat terbentuk. Setiap molekul memerlukan masukan energi awal dari lingkungan sehingga reaksi dapat dimulai. Energi ini disebut sebagai energi aktivasi (EA) . Pengertian energi aktivivasi adalah energi “tumbukan” yang harus diatasi sehingga reaksi dapat berlangsung.

Pengertian Enzim

Definisi enzim adalah protein yang menurunkan energi aktivasi (EA) reaksi kimia. Enzim mengurangi energi aktivasi melalui berbagai mekanisme/cara. Sebagai contoh, enzim dapat membawa molekul bersama sama dengan oritentasi yang sesuai untuk bereaksi atau dapat menyediakan lingkungan mikro yang kondusif terhadap reaksi (baca cara kerja enzim). Enzim dapat juga bertindak sebagai katalis biologis; enzim tersebut mempercepat reaksi tanpa turut mengalami perubahan. Dengan tidak adanya enzim dalam suatu reaksi kimia, suatu energi aktivasi tidak dapat diatasi pada suhu sel yang normal. Hal ini akan menyebabkan reaksi kimia berjalan sangat lambat sehingga sel dapat mati sebelum reaksi kimia menghasilkan energi dan molekul yang dibutuhkan. Setiap sel membuat dan menghasilkan banyak jenis enzim yang masing masing mengatalisasi reaksi yang berlainan dan sangat spesifik. Oleh karena itu, enzim memiliki bentuk yang spesifik yang secara khusus mengikat satu set molekul tertentu. Dalam mempelajari tentang enzim, kita perlu mengetahui tentang substrat. Substrat adalah reaktan yang diolah pada reaksi yang dikatalisasi oleh enzim (enzimatik).

enzim menurunkan energi aktivasi

Struktur Enzim

Enzim seperti yang telah kita tahu merupakan protein (dengan sedikit pengecualian). Setiap enzim mempunyai konformasi yang sangat tepat dan berlainan sebagai hasil dari beberapa tingkatan struktur struktur protein. Oleh karena itu, struktur enzim memiliki kesamaan dengan macam struktur protein.Terdapat 4 macam struktur enzim yaitu struktur primer, sekunder, tersier dan struktur kuartener.

 

1. Struktur primer adalah rangkaian asam amino pada rantai polipeptida yang menyusun enzim

2. Struktur sekunder terbentuk dari ikatan kimia yang lemah seperti pada ikatan hidrogen yang terbentuk di antara atom atom di sepanjang tulang punggung (backbone) rantai polipeptida. Struktur sekunder enzim merupakan interaksi lokal yang menghasilkan pola tiga dimensi berulang. Contoh struktur enzim sekunder adalah alfa heliks dan lembaran berlipat-beta.

3. Struktur tersier melibatkan interaksi jarah jauh di antara rantai sisi asam amino. Struktur enzim tersier membentuk globular protein yang sangat akurat.

4. Struktur kuartener enzim berhubungan dengan interaksi antara dua atau lebih subunit polipeptida yang berbeda pada sebuah protein fungsional

Dalam mempelajari struktur enzim, dikenal adanya situs aktif (active site). Pengertian situs aktif adalah daerah terbatas di enzim tempat substrat atau banyak substrat berikatan dan tempat reaksi enzimatik berlangsung. Suatu situs aktif enzim dapat berupa suatu kantung atau galur di dalam molekul enzim.

Struktur enzim

Fungsi Enzim

Enzim memiliki fungsi mendasar yaitu menurunkan energi aktivasi sehingga reaksi dapat berlangsung dalam suhu atau kondisi normal. Dengan kata lain enzim berfungsi sebagai unsur katalitik atau sebagai katalisator dalam suatu reaksi. Dalam melaksanakan katalisis ada empat langkah yang dibutuhkan enzim yaitu:

langkah dalam katalisis enzim

1. Substrat berikatan dengan enzim. Substrat atau banyak substrat berikatan pada situs aktif (active site) untuk membentuk kompleks substrat-ezim.

2. Terinduksi hingga pas (induced fit). Enzim yang berikata ndengan substrat menginduksi perubahan bentuk enzim sehingga substrat lebih pas pada tempat yang lebih sempit di bagian situs aktif (induced fit). Induced fit dapat didefinisikan sebagai perubahan enzim yang reversibel.

3. Katalisis. Saat terjadinya katalisis dalam reaksi, substrat atau banyak substrat berubah dengan cara yang spesifik, contoh dengan modifikasi kimiawi, pembelahan (cleavage) atau penggabungan substrat yang berlipat ganda. Pada langkah katalisis ini, terdapat dua macam jenis yaitu turnover number atau pergantian jumlah dan bidirectional atau dua arah. Pergantian jumlah yaitu katalisis terjadi sangat cepat sehingga satu molekul enzim dapat mengubah lebih dari 1000 molekul substrat per detik. Sedangkan dua arah yaitu enzim yang sama mengatalisis reaksi tertentu dalam dua arah ke depan atau sebaliknya.

4. Langkah terakhir:Produk dilepaskan. Terjadinya pelepasan produk reaksi dari situs aktif, dan enzim tetap dalam bentuk aslinya. Enzim selanjutnya dapat meninggalkan situs aktif dan digunakan kembali dengan substrat yang baru

Faktor Yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim

Enzim dalam melakukan aktivitas dan fungsi enzim, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhinya. Secara garis besar terdapat 3 faktor utama yang mempengaruhi aktivitas enzim yaitu substansi nonprotein, kondisi lingkungan optimal dan inhibitor. Berikut penjelasan tentang faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim.

1. Substansi protein dalam enzim

Dalam banyak reaksi yang menggunakan enzim, diperlukan adanya substansi nonprotein untuk melakukan aktivitas enzim yang seharusnya. Substansi nonprotein ini memulai reaksi melalui ikatan molekul enzim dengan cara yang spesifik. Secara khusus terdapat 5 bagian enzim yaitu (1) koenzim yang merupakan subtansi organik seperti vitamin, koenzim A, heme, dan biotin) (2) kofaktor yaitu substansi anorganik seperti atom logam seng, besi, tembaga. (3) Kelompok prostetik yaitu tempat kofaktor enzim dapat berikatan dengan efektif yang merupakan bagian protein enzim. (4) Holoenzim adalah bagian protein dan nonprotein enzim yang hadir bersamaan. (5) apoenzim merupakan bagian protein enzim.

Struktur nonprotein enzim

2. Kondisi Lingkungan Optimal

Setiap enzim memiliki kondisi lingkungan yang optimal yang akan mengoptimalkan konformasi enzim yang aktif. Hingga saat ini diketahui dua poin yang dibutuhkan dalam kondisi lingkungan optimal yaitu pengaturan suhu dan pengaturan pH.Suhu memiliki dua pengaruh utama yaitu pengaruh terhadap reaksi serta terjadinya denaturasi. Pengaruh terhadap reaksi yaitu untuk enzim pada umumnya semakin adanya peningkatan pada suhu maka akan terjadi peningkatan kecepatan reaksi, molekul bergerak lebih cepat dikarenakan kenaikan suhu sehingga akan banyak berinteraksi. Penurunan suhu tentunya akan berakibat sebaliknya. Ketika suhu mencapai serta melampaui batas tertentu, maka akan terjadi denaturasi. Definisi denaturasi adalah perubahan permanen yang menginaktivasi enzim. Saat terjadi denaturasi, ikatan kimia terputus dan enzim kehilangan bentuk spesifiknya.

Pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim

 

pH atau ukuran kadar ion OH atau H pada lingkungan. Apabila pH lingkungan terlalu asam atau basa dapat menyebabkan denaturasi enzim. Umumnya, pH optimun enzim adalah dalam pH netral (pH 7). Hal menarik dari enzim pencernaan adalah bekerja optimum pada pH 2.

Grafik pengaruh pH terhadap aktivitas enzim

 

3. Inhibitor

Pengertian inhibitor adalah molekul yang berikatan secara selektif pada enzim dan menghambat aktivitas enzim. Enzim dapat berikatan dengan inhibitor secara reversibel ataupun ireversibel. Ada dua macam inhibitor yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif.Inhibitor kompetitif memiliki bentuk seperti substrat normal dan bersaing dengan substrat normal tersebut untuk berikatan dengan situs aktif enzim. Oleh karena itu, pengikatan inhibitor memblokade situs aktif terhadap substrat. Apabila inhibitor bersifat reversibel dapat diatasi dengan menambahkan konsentrasi substrat.

Inhibitor kompetitif mengikat bagian enzim yang lain selain situs aktif (active site). Pengikatan inhibitor ini dapat mengubah bentuk situs aktif enzim sehingga tidak dapat mengikat substrat.

Inhibitor kompetitif pada enzim

Sekian ulasan dan ringkasan singkat tentang pengertian, struktur dan fungsi enzim,

baca tentang enzim lainnya hanya di jurusanbiologi