7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
1/27
Amobilisasi enzim
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
2/27
Deskripsi
Enzim amobil adalah enzim yang :
Terikat pada bahan (carrier/ matrik) yang tidak
larut, atau
Terperangkap (entrapping dalam matrik yangtidak larut, atau
Saling berikatan silang (cross linking)
diantaranyatanpa kehilangan aktivitas katalitiknya.
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
3/27
Kelebihan enzim amobil
1. Lebih stabil terhadap :
a. Inaktivasi karena proses pemanasan atauperubahan pH
b. Kehilangan aktivitas selama penyimpanan atauproses
c. Kerusakan oleh bahan kimia
d. Pemecahan oleh enzim protease
2. Dapat digunakan berulang
glukosa isomerase amobil : 9-17 minggu
3. Mudah dihilangkan dari campuran reaksi4. Dapat dioperasikan secara kontinyu
5. Biaya lebih murah
Misal : L-amino acid acylase : biaya ditekan menjadi
54 % (pembelian enzim dan upah tenaga)
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
4/27
Gugus yang terlibat pada proses
amobilisasi
Amino bebas
Karboksil bebas
Sulfhidril ( asam amino sistein)
Imidazol (asam amino histidin)
Phenolik (asam amino serin, tirosin)
Hidroksil (asam amino treonin)
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
5/27
Metoda amobilisasi enzim
1. Pengikatan pada matriks
Adsorpsi
Ikatan ionik
Ikatan kovalen2. Entrapment
Polimerisasi gel
Mikroenkapsulasi liposom
3. Cross linking
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
6/27
Metoda amobilisasi enzim
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
7/27
1. Metoda pengikatan pada matrik
Jenis matriks berpengaruh pada jumlah enzim yang
terikat
Faktor yang berpengaruh pada pemilihan matrik :
Metoda pengikatan Ukuran partikel
Luas permukaan
Rasio molaritas gugus hidrofobik & hidrofilik
Komposisi kimia matriks
Sifat alamiah enzim
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
8/27
1a. Metoda Adsorpsi
Pengikatan fisikawi pada bahan yang inert
Prosedur amobilisasinya sederhana
Ikatan yang terbentuk sangat lemah, yaitu :
Ikatan van der Waals Ikatan hidrogen
Ikatan garam Pengaruh pada aktivitas katalitiknya sedikit
Ikatannya mudah lepas karena perubahan : pH - kekuatan ionik
Konsentrasi substrat - suhu
Macam solven
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
9/27
1a. Metoda Adsorpsi (lanjutan 2)
Proses adsorpsinya tidak spesifik
Macam matrik :
Tanah liat - karbon aktif - kaolin
Alumina - selulosa - batu bara Silika - kolagen - dsb.
Bentonit - gelas yang berpori
Matrik organik :
Gluten - Pati Concanavelin A - Selulosa
Sepharose
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
10/27
1b. Metoda pengikatan ionik
Pengikatan enzim pada carrier lebih spesifik
Pada pH dan kekuatan ionik tertentu enzim
tetap terikat
Macam carrier :
DEAE Sephadex
CM selulosa
Macam-macam resin ion exchangelainnya
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
11/27
1c. Metoda pengikatan kovalen
Ikatan antara enzim dan carrier lebih permanen
Kondisi pembentukan ikatan :
Mild sehingga aktivitasnya tidak hilang
Sisi aktif bebas tidak terikat dengan ikatan
kovalen Teknik pengikatan enzim pada carrier :
Kompleks
Mahal
Macam carrier :Agarosa
Selulosa
Dekstran, dll
Carrier harus diaktivasi lebih dahulu
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
12/27
Gugus fungsional untuk pembentukan ikatan kovalen
a-amino, e-amino - Hidroksil
b-karboksil, g-karboksil - Imidazol
Sulfhidril - Penolik Gugus reaktif pada carrier :
Diazonium - isosianat
Asa, azida - halida
Tidak cocok untuk aplikasi pada pengolahanmakanan
1c. Metoda pengikatan kovalen
(lanjutan 2)
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
13/27
Teknik-teknik pengikatan kovalen :
Metoda diazo
Pembentukan ikatan peptida :
Derivat isosianat Derivat asam azida
Tanpa pembentukan derivat
Alkilasi gugus fenolik, sulfhidril, dan asam amino
bebas Pembentukan jembatan disulfida
Pembentukan derivat imido-karbonat denganreagen CNBr
1c. Metoda pengikatan kovalen
(lanjutan 3)
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
14/27
2. Metoda entrapment
Enzim diperangkap dalam carrier
Kelemahan metoda :
Terbentuk radikal bebas pada saat polimerisasi
aktivitas turun Keterbatasan transfer massa jika substrat enzim
berupa molekul besar sulit kontak
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
15/27
2a. Polimerisasi gel
Menggunakan akrilamida dan bis-akrilamida
Derajat ikatan silang tergantung konsentrasi
akrilamida dan bis-akrilamida
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
16/27
Menggunakan membran semi permiabel (misal nilon)
Diameter mikrokapsul : 10- 100 mm
Molekul enzim dalam larutan terperangkap dalammembran polimer
Caranya (pada pembuatan mikrokapsul nilon) :
Monomer I : hidrofilik (misal 1,6 heksa metilendiamina) dilarutkan air ditambah larutan enzim
Monomer II : hidrofobik (misal sebacoyl klorida)
dilarutkan dalam solven yang sedikit larut dalam air(misal sikloheksan kloroform)
Campurkan monomer I dan II sehingga terjadipolimerisasi di interfase enzim akan
terperangkap dalam polimer tersebut
2b. Mikroenkapsulasi
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
17/27
a. Pembentukan lapisan/ membran lipida yangmenutupi tetesan larutan enzim
b. Caranya :
Lipida amphipatik dilarutkan dalam kloroform,
misal fosfatidil kolin, kolesterol Ratakan pada dinding tabung sehingga
membentuk film
Larutan enzim yang aqueous dituangkan dalam
tabung & diratakan sehingga terbentuk liposom
2c. Liposom
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
18/27
3. Metoda Cross - linking
Pengikatan antar molekul enzim atau enzim dengancarrier dengan bantuan senyawa bifungsional sebagaisenyawa kopolimerisasi
Gugus amino bebas pada enzim akan membentuk crosslingking
Senyawa kopolimerisasi :
Glutaraldehid
Bis-diazobenzidin
Heksa metilen diiso sianat
1,5 difluoro 2,4 dinitrobenzen
Suksinildisalisilat, dll
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
19/27
Contoh jika digunakan glutaraldehid maka :glutaraldehid akan membentuk ikatan schiffdengan gugus amino bebas
Tiap-tiap enzim mempunyai beberapa gugusamino bebas sehingga dapat terbentuk cross-linking
Kekurangan metoda cross-linking :
Molekul enzim sangat mudah berfungsisebagai carrier pendukung enzim lain
Metoda ini sangat mudah diikuti denganmetoda lain
3. Metoda Crosslinking (lanjutan 2)
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
20/27
Penggunaan Enzim Amobil
Biosensor analitis :
Elektrode enzimatis
Reaktor analitis enzimatis
Strip reagen diagnostik
Dll
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
21/27
Elektroda enzimatis
Analit (substrat) Enzim
Alkohol Alkohol dehidrogenase
Laktosa B-galaktosidase
Urea UreaseSukrosa Invertase
Phospho-lipid Phospholipase
Phenol Phenol hidroxylase
Penisilin Penisilinase
Galaktosa Galaktosa dehidrogenase
Glukosa Glukosa oksidase
Kolesterol Kolesterol esterase,
kolesterol oksidase
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
22/27
Reaktor analitis enzimatis
Enzim diamobilkan dalam bead ber-pori2 atau
serat
Enzim amobil dimasukan dalam kolom gelas atau
plastik (packed bed)
reaktor enzim Misal : alkohol dehidrogenase di amobilkan
dalam agarosa dengan ikatan kovalen dan
digunakan untuk analisa kadar alkohol
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
23/27
Strip reagen diagnostik Keunggulan :
1. Mudah digunakan
2. Tidak mahal
3. Kecil4. Dapat digunakan untuk analisa secara cepat
Komponen strip :
Plastik 8 x 1 cm
Bagian dekat ujung dilapisi dengan enzim dan
reagen pewarna (chromogen)
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
24/27
Strip yang pertama dibuat adalah untuk menganalisa
gula dalam urin : Enzim : glukosa oksidase dan peroksidase
Enzim diamobilkan dalam jaring selulosa, dan
ditambah dengan zat yang dapat membentuk
warna, kemudian dilapisi dengan membran etil-selulosa yang semipermeabel terhadap molekul
yang kecil seperti glukosa
Strip yang sekarang tersedia di pasar mempunyai 4-5lapisan yang terpisah dalam satu strip yang secara
simultan dapat untuk menganalisa (misal) : glukosa,
total protein, urea, pH, dan kolesterol
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
25/27
Analisa gula darah (glukosa oksidase) Dasar reaksi :
Glukosa oksidase mengkatalisa reaksi :
Glukosa + O2 + H2O Asam glukonat +
H2O2
Peroksidase mengkatalisa reaksi :
H2O2 + kromogen (tdk berwarna)
kromogen teroksidasi (biru) + H2O
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
26/27
Kolesterol darah Dasar reaksi :
Enzim kolesterol esterase mengkatalisa reaksi:
Ester kolesteril kolesterol
Enzim kolesterol oksidase mengkatalisa reaksi:
Kolesterol + O2 kolestenon + H2O2
Yang terhitung = total kolesterol
Cara enzimatis dapat memperbaiki kekurangan cara
kimiawi
7/30/2019 Amobilisasi enzim-2010
27/27
Cara kimiawi :
Didasarkan pada reaksi asam asetat anhidrida
dengan kolesterol dalam kloroform membentuk
warna biru kehijauan
Terganggu oleh adanya protein (haemoglobin)
Untuk mengatasi : kolesterol harus diekstrak
(cara enzimatis tidak perlu ekstraksi kolesterol)
Top Related