Satuan Proses Rangkuman UAS

download Satuan Proses Rangkuman UAS

of 8

  • date post

    20-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    24
  • download

    7

Embed Size (px)

description

Satuan Proses Departemen Teknologi Industri Pertanian berisikan rangkuman UAS

Transcript of Satuan Proses Rangkuman UAS

Satuan ProsesBag: Bu Liesbetini dan Bu MulyoriniSATPROS: A #12 Imobilisasi EnzimPenggunaan enzim di aplikasi industry terbatas karena faktor Biaya, Kepraktisan, ketersediaan dalam jumlah kecil. perkembangan teknologi dalam imobilisasi enzim biokatalis dapat menawarkan eksploitasi biokatalis dalam industry lebih besar dan ekonomis IMMOBILISASI: biokatalis yang bergerak secara terbatas karena perlakuan kimia atau fisika. Transformasi of enzim menjadi insoluble form atau inculsion menjadi definite space Metode untuk re-use dan stabilisasi enzim One Step Reactions- domain dari imobilisasi enzimIMOBILISASI ENZIM: merupakan enzim yang melekat pada bahan yang tidak larut dan inert seperti Calcium Alginate meningkatkan daya tahan (resistance) dalam pH atau suhu (temperature)Kelebihan Imobilisasi Enzim

1. Pengembangan proses kontinu yang mengefektifkan kerja pabrik2. Ketersediaan produk dalam kemurnian yang lebih baik krusial dalam masalah racun, imun, dan sensori3. Produktivitas volumetric sangat tinggi dan terkontrol reaksi enzimatiknyaConvenience: Jumlah minuscule protein terlarut dalam reaksi sehingga lebih mudah (hanya pelarut dan hasil reaksi produknya)

Economical: sangat mudah dihilangkan dan mudah di recycle dengan biokatalis

Stability: mempunyai ketahanan suhu dan kestabilan tinggi daripada enzim biasa

Kalimat kunci untuk imobilisasi enzim:1. Mempunyai kestabilan dari enzum dan effisiensi dari imobilisasi enzim,2. Harus Tidak Larut (Insoluble) di dalam air, mempunyai kapasitas untuk mengikat enzim, inert, dan Stabil.3. Kejernihan (Purity)

Metode Imobilisasi Enzim:1) AdsorptionPengikatan ke silica, tanah liat atau pertukaran ion dalam material karena interaksi yang lemah (ionic, elektrostatis, hydrophobic)Simple; Reversible; Enzyme Unfoldinga. Inorganic CarrierHi-Presure Stability; Undergo Abrasion in stirred vesselsEx: SiO2 (amino groups), Bentonite (adsorpsi terbaik)b. Organic Carrierc. Organic-Synthetic2) Ikatan KovalenLebih stabil sebagai karier (amino, cyanide)Prinsipnya: ActivationDerivatizationBinding3) Cross-LinkedEnzim terikat secara kovalen terhadap matriks melalui reaksi kimia dimana penggunaan reagen yang memiliki gugus fungsional yang identicEx: Glutaraldehid dan Diisocyanate4) EntrapmentEnzim dijebak didalam microspheres seperti calcium alginate beads.

Imobilisasi Enzim digunakan dalam proses enzum di Biotransformation, diagonostics, pharmaceutical, dan Industri Makanan Penicilin, Protease, Lipase

Perubahan Sifat Enzim Termobilisasi1) Aktivitasa. V1 (Aktivitas relative)Perbandingan aktivitas enzim imobil VS enzim larut dalam jumlah samab. V2 (Aktivitas spesifik absolut)Kecepatan reaski per unit berat atau unit volume seluruh katalisPenyebab penurunan aktivitasa. Konfigurasib. Grup reaktod pada sisi aktif ikut terikat pada matriksc. terbentuk konfigurasi tidak aktifd. Kondisi reaksi seperti denaturasi

2) pH optimum enzim imobilPenyebab perubahan pH distribusi tidak seragam dari ion H+ ,ion OH- dan substrat bermuatan -Carrier bermuatan negative = Basaex: as. Poliaspartat; CMC -Carrier bermuatan positif = Asamex: DEAE-Cellulose3) StabilitasDitentukan oleh:a. Jenis Enzimb. Cara Imobilisasic. Jenis ReaktorAplikasi Enzim Imobilisasi (UAS keluar):A. L amino acid ResolutionPenggunaan industry untuk yang pertama kali dalam imobilisasi enzum adalah amino acid acylase untuk resolusi dari bahan racemic dari sintesis kimia asam aminoExample: Produksi L-MethioninAsam amino dibutuhkan tubuh tetapi tubuh tidak bisa memproduksinya secara alami, L-Methionin didapatkan dengan supplemen dan asupan makanan; Methionin meningkatkan kemampuan tubuh dalam mensintesa protein otot, merupakan sumber kebutuhan sulfur untuk mensintesa beberapa bahan yang penting untuk produksi energy.

DL Methionin Separated by Immobilezd Aminoacylase (menggunakan DEAE-Sephadex) deacylated of L-Methionin L-MethinonineB. HF Syrups ProductionPaling penting karena konversi sirup glukosan menjadi HF syrups dikarenakan kinerja Glukosa Isomerasi persiapan komersil dengan teknik adsorpsi atau cross-linkingC. Low Lactose Milk & Whey ProductionPersipannya dengan Beta-galactosidase (lactase);Hidrolisis laktosa akan meningkatkan kemanisan dan keenceran dari gula.D. L-Aspartic Acid ProductionDigunakan secara global dalam industry makanan dan farmaka sebagi penghasil ASPARTAM; dimana enzim katalisis aspartasi ditambakan dari ammonia untuk membentuk ikatan double dari asam fumaric.E. Malic Acid ProductionFumarase yang terimobilisasi diganakan untuk memproduksi asam malik yang menggunakan sel immobilized nonviable seperti B. Flavus sebagai sumber fumaraseF. Antibiotic ProductionProduksi 6-aminopenicillanic acid (6-APA) dengan deacylation dari sisi rantai antara pencicin G atau V menggnakan penicillin acylase - hasilnya produk yang lebih jernih sehingga dapat mengurangi ongkos penjernihan.

BIOSENSOR:Alat yang bekerja dengan senosor elemen biologis yang terkoneksi dengan transducers untuk mengonversi respon tertentu menjadi sinyal yang dapat diukur dimana skalanya proporsional dengan konsentrasi kimia.

#13 Teknologi Fermentasi

Fermentasi merupakan aktifitas mikroba untuk memperoleh Energi yang diperlukan untuk Metabolisme dan Pertumbuhan.Metabolisme paduan reaksi dimana sel menggunakan sumber substrat untuk memperoleh Energi, blok pembangun, pemeliharaan sel, pertumbuhan, pergerakan, dan reproduksi.

KatabolismeAnabolisme

Menghasilkan energy dan produk metabolit digunakan untuk aktivitas selulerPenyusunan bahan sel dari konstituen utama (protein, asam nukleat, lemak) dan senyawa antara (as.amino, purin) yang memerlukan Energy

KatabolismeGlukosa = Sumber energy dan sumber karbon metabolism sentral glikolisis & Siklus Asam Sitrat

Ada 4 jalur pemecahan glukosa menjadi As. Piruvat:1. Jalur Embden-Meyerhof Parnas (EMP) atau Glikolisis2. Jalur Heksosamonofosfat (HMF)3. Jalur Entner-Doudoroff (ED)4. Jalur Fosfoketolase (FK) tergantung jenis mikroba & ketersediaan substratPiruvat menjadi kunci dalam proses katabolisme selanjutnya, Contoh : asam laktat, etanol (khamir) dll Anaerobik

1. Clostridia: etanol, as. Asetat, as. Butirat2. E.coli: As. Asetat, Etanol, as. Laktat, as. Format3. Khamir: Etanol dan CO2

Anabolisme Koordinasi Metabolisme MikrobialMO mempunyai enzim-enzim yang berfungsi secara terpadu sehingga nutrient berharga tidak terbuang yang mencegah Overproduction metabolit dan blok pembangun Menjamin pada waktu tertentu hanya disnitesisi enzim yang diperlukan dalam jumlah tepat (efisien)

Regulasi MetabolismeMO mempunyai adaptasi yang baik terhadap lingkungan. Mekanisme pengaturan metabolism:1. Adaptasi Genotip perubahan gen2. Adaptasi Fenotip cara mengatur metabolism dengan mengatur sintesis enzim atau aktivitas enzim

Pengaturan Metabolik1) InduksiTerhadap sintesis Enzim dan terjadi pada tingkat genMerupakan Peningkatan relative laju sintesis suatu enzum tertentu jika ada Induser (saat transkripsi); yang menjamin energy dan asam amino tidak sia-sia untuk memproduksi enzim yang tidak diperlukan

2) Represi KatabolitPenurunan relative laju sinstesis suatu enzim spesifik karena:a. Sumber Karbon yang dapat diasimilasib. Sumber NitrogenProtease Bacillus dapat direpresi oleh ammonia atau asam amino karena enzim memecah substrat nitrogenc. Sumber Fosfat dan SulfurExample: glucose effectBiosintesis metabolit sekunder (diproduksi pada fase stasioner) dapat dihambat oleh substrat yang dapat dimetabolisme secara cepat oleh mikroba. Produksi penisilin oleh Penicillium chrysogenum denganmenggunakan media campuran glukosa dan laktosa. Glukosa substrat yang buruk dan menghambat sintesis penisilin (dikonsumsi saat fase eksponensial atau trophophase untuk pertumbuhan sel) Laktosa menyokong produksi penisilin dengan baik (fase stasioner/idiophase) Alternatif lain : glukosa diumpankan secara lambat

3) Pengaturan Umpan BalikTipe :a. Penghambatan umpan balik terjadi pada tingkat molekuler Metabolit akhir lintasan menghambat enzim padaawal sekuens (inhibitor = produk akhir)b. Represi Umpan Balik Pencegah pembentukan enzim tingkat gen(a) dan (b) untuk mengatur kecepatan pembuatan produk akhir terhadap kecepatan sintesis makro molekulnya.

4) Pengaturan Umpan Balik pada Jalur BercabangAda beberapa pengaturana. Pengaturan diferensial oleh isoenzimBeberapa enzim mengkatalisis reaksi yang sama dan dikontrol produk akhir yang berbeda. Ex: Aspartokinase dikontrol oleh lisin, Threonin, dan metionin

b. TerpusatHanya satu enzum yang terlibat tetapi dikontril oleh banyak produk akhir dalam jumlah berlebih untuk memberikan efek represi (Penekanan)

c. KumulatifProduk Akhir (E,G&H) bertindak sendiri-sendiri dan efek penggabungannya bersifat kumulatif terpahadp penghambatan aktivitas enzim.

5) Pengaturan Asam Amino pada Sintesis RNAAsam amino habis sintesis RNA terhenti sintesis protein (enzim) terhenti6) Pengaturan Muatan EnergiME naik: Enzim yang mensintesis ATP Terhambat (isositrat dehydrogenase, fosfofruktokinase)ME turun: Enzim yang mengonsumsi ATP terhmabat (aspartokinase, piruvat karboksilase)7) Kontrol Permeabilitasa. Difusi Pasifb. DIfusi dipermudah solute terikat secara reversible oleh protein transport (permease) sbg carrierc. Transpor Aktif perlu energy seperti laktosa, galaktosa, heksosa-6-fosfatd. Solut dimodifikasi secara kimia dan Perlu energy

Teknik Rekayasa Regulasi agar MO membuat produk dalam jumlah besar

1. Pengubahan Pengaturan Umpan Balik Penggunaan mutan tahan tehadap umpan balik(mutasi genotip) Pembatasan Akumulasi Produk Akhir

Bila diberikan E dalam jumlah sedikit penekanan enzim tidak terjadi sehingga C diproduksi secara berlebih.Example: Bacillus subtilis (Auksotropik Arginin) Produksi Sitrulin Lintasannya : Glutamat ornithine