Kelompok 11 Etri Dian Kamila

Osvaldo Sahat Raifan

Sri Dwi Ariyani

Praktikum Unit Operasi Bioproses II Bioreaktor Reaksi Enzimatik

Tujuan

Melakukan rekayasa reaksi enzimatis menggunakan bioreaktor Mengamati perilaku reaksi pembentukan produk dalam

bioreaktor

Teori Dasar Bioreaktor

Suatu unit alat yang digunakan untuk melangsungkan proses biokimia dari suatu bahan baku menjadi produk yang diinginkan, dimana prosesnya dikatalisis oleh enzim-enzim mikrobial atau isolat enzim murni.

Didesain dengan memperhatikan kondisi biologis gen hayati untuk menjaga kelangsungan aktivitasnya (laju pembentukan produk dan selektivitasnya)

Parameter yg Dikontrol

Suhu

pH

oksigen terlarut

bahan baku dan nutrisi

Komponen dalam Bioreaktor Teori Dasar

Tipe-Tipe Bioreaktor Teori Dasar

1 2 3

Enzim Teori Dasar

Enzim adalah molekul protein yang kompleks yang di hasilkan oleh sel hidup yang berfungsi sebagai katalisator dalam berbagai proses kimia di dalam tubuh makhluk hidup. Sebagai katalisator, enzim tidak ikut bereaksi tetapi hanya mempercepat proses reaksi.

Sifat-Sifat Enzim Teori Dasar

Biokatalisator Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, karena reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang

Thermolabil Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim)

Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.

Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah

Bekerjanya spesifik

Cara Kerja Enzim Teori Dasar

Lock and Key Induced Fit

Kinetika Enzim Teori Dasar

Reaksi hidrolisis trigliserida memproduksi 1 molekul gliserol dan 3 molekul asam lemak

Enzim lipase mengkatalis pemotongan ikatan ester pada triasilgliserol dengan mengkonsumsi molekul air, yang disebut hidrolisis

- HIDROLISIS MINYAK -

Kinetika Enzim Teori Dasar

Alat dan Bahan

gelas beaker 100 mL spatula pipet tetes kaca arloji

corong kaca pH meter labu ukur 50 mL 0.3402 g KH2PO4 0.4355 g K2HPO4

Pembuatan Larutan Buffer pH 7.0 [0.05 M]

Alat dan Bahan

Pembuatan Larutan Enzim Lipase

25 mg Candida rugosa lipase Magnetic Stirrer Pengaduk Magnet

Spatula Gelas Beker Labu Ukur

Alat dan Bahan

Biokatalisis dalam Bioreaktor

Bioreaktor Labu Ukur Pipet Volumetrik Minyak Goreng

Prosedur

Pembuatan larutan buffer

Pre heating minyak 37C

Pembuatan enzim lipase

Eksperimen hirolisis

Analisis kandungan asam

lemak bebas Data titrasi

Prosedur

Pembuatan Larutan Buffer pH 7.0 [0.05 M]

Menyiapkan 50 ml labu

ukur

Menimbang 0,3402 gr KH2PO4

Menimbang 0,4355 gr K2HPO4

Melarutkan keduanya dengan

aquades 50ml

Prosedur

Menimbang 25 mg Candida rugosa lipase

Memasukkan Candida rugosa ke dalam beaker

Menambahkan 25 ml phosphate buffer

Melarutkan enzim menggunakan magnetic

stirrer

Mencatat konsentrasi larutan (mg/mL)

Pembuatan Larutan Enzim Lipase

Prosedur

Eksperimen Hidrolisis

Menyiapkan shaker

Memasukan 25 mL larutan enzim ke dalam 100 mL minyak yang

telah dipanaskan

Menempatkan campuran enzim dan minyak dalam

shaker

Mengatur kecepatan shaker

Mengambil sample t=0 dari 10 gr minyak yang

belum dipanaskan

Mengambil sample minyak dari shaker t=10,20,40, dan 60

sebanyak 10 gr

Prosedur

Uji Kandungan Asam Lemak Bebas

Menguji kandungan asam lemak bebas dari sample

t=0,10,20,40,60

Menambahkan 50 mL etanol ke dalam masing-

masing sample

Menambhakan 3 tetes inkator PP ke dalam setiap

sample

Melakukan titrasi dengan KOH 0,1 N hingga

terbentuk warna merah muda

Mencatat volume KOH yang digunakan

Data Pengamatan Pembuatan Larutan Buffer pH 7.0 [0.05 M]

Komposisi Massa (gr) K2HPO4 0.4355

KH2PO4 0.3405

Pembuatan Larutan Enzim Lipase

Keterangan Nilai Massa C. rugosa (mg) 25

Volume Buffer Fosfat (mL) 25 Konsentrasi Larutan Enzim (mg/ml) 1

Volume Titrasi KOH

t (menit) Volume KOH (Liter)

0 0.00046

10 0.00062

20 0.00069

40 0.0008

60 0.00083

Data Pengamatan

Pengolahan Data Kurva CFFA (mol) vs t (menit)

Berdasarkan persamaan dibawah ini:

Dapat disimpulkan bahwa mol KOH adalah sebesar 0.1 mol/liter. Dan karena

Maka besar nilai mol FFA:

t (menit) mol FFA (mol) 0 0.000046

10 0.000062 20 0.000069 40 0.00008 60 0.000083

Pengolahan Data Kurva CFFA (mol) vs t (menit)

y = 6E-07x + 5E-05 R = 0.8696

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0 20 40 60 80

mol

FFA

(mol

)

t (menit)

Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu

Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu

Linear (Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu )

Pengolahan Data Kurva Derajat Hidrolisis (%) vs t (menit)

t (menit) CFFA (mol/lt)

0 0.004232

10 0.005704

20 0.006348

40 0.00736

60 0.007636

Pengolahan Data

t (menit) % hidrolisis 0 0

10 34.78 20 50.00 40 73.91 60 80.43

Kurva Derajat Hidrolisis (%) vs t (menit)

Pengolahan Data Kurva Derajat Hidrolisis (%) vs t (menit)

y = 1.2556x + 15.18 R = 0.8696

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80

Dera

jat H

idro

lisis

t (menit)

Derajat Hidrolisis vs Waktu

Derajat Hidrolisis vs Waktu

Linear (Derajat Hidrolisis vs Waktu)

Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu

Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu

Kondisi : t=0

CT=CTo

Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu

t (menit) CFFA (mol/lt) ln(CFFAt/CFFA0)

0 0.004232 0

10 0.005704 0.298492989

20 0.006348 0.405465108

40 0.00736 0.553385238

60 0.007636 0.590199211

Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu

Berdasarkan grafik diketahui: y = 0.0089x + 0.1386 k = gradien = 0.089

y = 0.0089x + 0.1386 R = 0.812

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

0 20 40 60 80

ln(C

FFAt

/CFF

A0)

t (menit)

ln(CFFA/CFFAo) vs Waktu

ln(CFFA/CFFAo) vs Waktu

Linear (ln(CFFA/CFFAo) vs Waktu)

Pengolahan Data Derajat Hidrolisis Model Menghitung derajat hidrolisis pada t= 45 dan 180 menit dengan model yang telah dibuat.

Pengolahan Data Derajat Hidrolisis Model Menghitung derajat hidrolisis pada t= 45 dan 180 menit dengan model yang telah dibuat.

Percobaan Analisis

0.4369 gr K2HPO4

0.3455 gr KH2PO4

Untuk menjaga pH tetap netral yaitu sekitar pH 6-8 yang merupakan pH optimum dari Candida Rugosa lipase

- PEMBUATAN LARUTAN BUFFER -

Percobaan Analisis

25 mg Candida rugosa lipase

+ 25 mL buffer

Enzim Lipase memiliki peran sebagai katalis pada reaksi

hidrolisis trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak

Candida Rugosa dihomogenkan menggunakan magnetic stirrer hingga tidak terlihat lagi sisa serbuk enzim.

- PEMBUATAN LARUTAN ENZIM LIPASE -

Percobaan Analisis - HIDROLISIS MINYAK MENGGUNAKAN ENZIM LIPASE C. RUGOSA -

Minyak Pre-heating 37 oC Memasukkan enzim

dan minyak kedalam bioreaktor

Dilakukan agitasi 0,5 Hz

Enzim memutus ikatan ester pada

minyak

terbentuk asam lemak bebas dan

gliserol

Ambil sampel t=0, t=10, t=20, t=40

dan t=60

mempercepat reaksi hidrolisis minyak, yaitu untuk membantu terjadinya kontak antara bahan dengan

enzim

Percobaan Analisis - ANALISIS KANDUNGAN ASAM LEMAK BEBAS -

10 ml sampel minyak

50 ml etanol 3 tetes PP

Titrasi dengan KOH 0,1 M hingga berwarna merah muda

Kadar minyak yang terhidrolisis???

Perhitungan & Grafik Analisis Perhitungan Kandungan FFA

Produk (FFA) yang terbentuk semakin banyak dari waktu ke waktu (dalam mol)

y = 6E-07x + 5E-05 R = 0.8696

0

0.00002

0.00004

0.00006

0.00008

0.0001

0 20 40 60 80 m

ol FF

A (m

ol)

t (menit)

Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu

Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu

Linear (Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu )

t (menit) mol FFA (mol) 0 0.000046

10 0.000062 20 0.000069 40 0.00008 60 0.000083

Perhitungan & Grafik Analisis Perhitungan Kandungan FFA

Konsentrasi (mendekati) linier terhadap waktu

Hal ini berarti terjadi proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak bebas dengan order 1

t (menit) CFFA (mol/lt) ln(CFFAt/CFFA0) 0 0.004232 0

10 0.005704 0.298492989 20 0.006348 0.405465108 40 0.00736 0.553385238 60 0.007636 0.590199211

Analisis

Perhitungan % Derajat Hidrolisis

Perhitungan & Grafik Derajat hidrolisis merupakan persentase asam lemak tidak bebas yang terhidrolisis dan menunjukkan presentase FFA yang telah terkonversi Semakin lama kontak antara enzim dan minyak, semakin meningkat pula derajat hidrolisis minyak

Hubungan mendekati linear

Kesalahan Analisis

Kesalahan penimbangan semua bahan yang akan digunakan. Penimbangan tidak menghasilkan angka yang sesuai yang terdapat pada modul. Semakin besar beda angka perbedaan, semakin besar hasil penimbangan massa ini mempengaruhi hasil perhitungan.

Proses pelarutan lipase yang tidak merata. Jika dilihat lebih jelas, di dalam larutan lipase masih terdapat serbuk serbuk tipis lipase yang tidak terlarut secara sempurna di dalam pelarutnya. Hal ini akan menyebabkan proses konversi berjalan tidak sempurna (100% dihasilkan FFA).

Kesalahan saat titrasi, buret yang digunakan bocor sehingga volume yang tercatat sebagai selalu berlebihan mengakibatkan data tidak akurat.

Kesimpulan

Proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak bebas merupakan reaksi orde 1 Semakin lama kontak antara enzim dan minyak, derajat hidrolisis semakin meningkat.

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 37Slide Number 38Slide Number 39Slide Number 40