DISRUPSI CELL.

Bila produk fermentasi yang diinginkan berada di dalam cell mikroba, maka setelah cell dipisahkan dari fermentation broth dengan centrifuge atau filtrasi, cell tersebut harus dipecah terlebih dahulu.Pembungkus cell umumnya terdiri dari membrane cytoplasma dan dinding cell.Cytoplasma berupa senyawa protein dan lipida yang membentuk membrane yang mudah dirusak.Dinding cell relatif sangat kuat dibanding membrane cytoplasma, dan kekuatannya tergantung pada genetika dan faktor lingkungan hidupnya.Dinding cell bakteri : berupa matriks yang rigid dari senyawa peptido glycan

yaitu jaringan rantai2 glycan yang di crosslink dengan senyawa peptide. Bakteri gram positif berdinding cell tebal (3 – 15 nm ) sedangkan bakteri gram negatif berdinding cell tipis ( 1,5 – 2 nm ).

Dinding cell yeast : mempunyai senyawa2 utama berupa glucan, manan dan protein yang lebih sulit dirusak dp dinding cell bakteri.

Dinding cell fungi / mold : dengan komponen utama poli sacharida dan sejumlah kecil protein dan lipida. Poli sacharidanya terutama senyawa chitin dan glucan.

Metoda-metoda disrupsi cell :

1. Mechanical method : High Speed Ball Mill Prinsipnya suspensi cell dan glass beads diaduk/diputar dengan rpm tinggi dalam suatu bejana sehingga terjadi proses grinding yang akan memecah dinding cell.Tingkat keberhasilan disrupsi tergantung pada faktor :

Glass Bead diameter : 0,1 – 2,8 mm. Fraksi volume bead dan suspensi cell. Agitator speed ( rpm ). Temperature kerja mill.

Bead size dipilih berdasarkan pada ukuran dan konsentrasi cell, jenis mikroba, fraksi volume glass bead dalam mill ( sekitar 80 % ).

Temperature kerja unit disrupsi cell diusahakan dibawah batas daya tahan produk karena pada saat grinding pada rpm tinggi terjadi friksi yang berat sehingga timbul panas yang cukup besar. Karena itu unit mill ini dilengkapi dengan sistim pendinginan. Umumnya suhu operasi berkisar 5 – 30 oC.

Cell concentration : semakin tinggi konsentrasi cell dalam grinding chamber akan menaikkan rate of disruption tetapi diatas 175 kg/m3 ( dry basis cell ), akan terjadi stagnasi kecepatan akibat terjadinya over slippage antara cell dengan glass beads.

Tenaga grinding akan meningkat dengan meningkatnya kecepatan agitasi, beads loading, flow rate input.

Tipe mikroba sangat menentukan dalam keberhasilan proses disrupsi cell, misalnya escherichia coli lebih sulit dipecah dp aspergillus niger atau spesies Basidiomyces. Candida utilis lebih sulit dp ragi roti. Secara umum dapat disimpulkan bahwa semakin kecil ukuran cell akan semakin sulit disrupsinya.

2. Mechanical Method : High Pressure Homogenizer.Prinsipnya : melewatkan suspensi cell bertekanan tinggi melalui valve discharge yang bisa diubah-ubah lubang orificenya sehingga terjadi beda tekanan antara sebelum dan sesudah orifice. Beda tekanan ini mengakibatkan adanya gesekan antar cell-dinding orifice. Gesekan yang cukup kuat dan berulang-ulang ( tergantung jumlah pass-nya) akan menyebabkan pecahnya dinding cell.

Parameter operasi yang berpengaruh adalah : P, T , jumlah pass lewat valve dan valve design.

Tekanan dan jumlah pass lewat valve berbanding lurus dengan hasil disrupsinya. Sedangkan suhu dan konsentrasi cell walaupun ada pengaruhnya tetapi tidak dominan. Suhu dijaga dibawah batas daya tahan produk intra sellulernya, biasanya dibawah 30oC. Sedangkan konsentrasi cell berkisar antara 28 – 224 kg/m3 cell dry basis.Tekanan yang dipakai berkisar 55 Mpa dengan hasil disrupsi berkisar antara 12 – 67 % tergantung pada jenis mikrobanya serta faktor teknis lainnya seperti design valve.

Organisme Pressure MPa Disrupsi, %Ragi rotiRagi alkoholCandida LipoliticaEscherichia Coli

55555555

626143

60 - 67 Note : untuk mencapai hasil diatas diperlukan 2 pass lewat valve.

Semakin tinggi tekanan akan meningkatkan prosentase hasil disrupsinya.

Power untuk proses disrupsi juga sangat tergantung pada mikroorganismenya dan konsentrasi cell.

Organisme % disrupsi Conc : %mass/vol Efisiensi

S. Cereviceae

C. Utilis

80808085

6111617

0,511,111,110,84

3. Non Mechanical method : Acid Hydrolysis.

Dinding cell dirusak secara kimiawi dimana penambahan asam akan mempercepat proses hidrolisa dinding cell, sehingga larut. Dengan larutnya dinding cell, maka intersellular produknya dapat dipisah-pisahkan.Waktu hidrolisa : 6 – 12 jam dengan memakai suspensi cell yang tinggi agar sesedikit mungkin intra sellular produknya yang rusak ikut terhidrolisa.Kelemahan proses ini : sulitnya mengontrol agar intersellular produknya tidak ikut rusak terhidrolisa.Kelebihan proses ini : murah, cepat, skala besar dan yield tinggi apabila sudah diketahui kharakteristik cell - kondisi proses yang paling optimum.

4. Non Mechanical Method : Autolysis.Dinding cell dirusak oleh aktifitas enzym yang dihasilkannya sendiri, dimana dinding cell akan terhidrolisa oleh bantuan enzym tersebut sehingga larut.Waktu autolisis : 12 – 24 jam untuk yeast pada suhu 45-50 oC dengan ditambah sedikit NaCL, ethyl acetat atau Chloroform.Proses ini lebih lama dibanding hidrolisa dengan asam, tetapi pengontrolan kerusakan intercellular produknya relatif lebih mudah.