Sel Imobilisasi New

Evaluasi Kinerja Sel Immobilisasi dengan Menggunakan Reaktor Kolom LAPORAN PRAKTIKUM DASAR BIOPROSES

Disusun Oleh: Kelompok VI

Sri Endah wahyuni

111411056

Tito Aldila Putra

111411057

Yayan Maulana

111411058

Yudha Fitriansyah

111411059

D3-TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

IMMOBILISASI SEL

I.

TUJUAN 1. Memahami dan menguasai pembuatan sel terimobilisasi 2. Memahami karakteristik matriks pendukung sel terimobilisasi

II.

LANDASAN TEORI Teknologi immobilisasi memegang peranan penting dalam perkembangan proses biokimia dalam suatu boreaktor. Sel yang mengalami immobilisasi (immoblized mivrobial cells) telah banyak diterapkan dalam fermentasi misalnya produksi alkohol, asam amino, antibiotik atau pada degradasi polutan limbah cair. Immobilisasi sel adalah suatu proses untuk menghentikan pergerakan dari molekul sel atau enzim dengan menahannya pada suatu matriks. Adapun beberapa kelebihan sel immobilisasi dibandingkan sel bebas diantaranya: 1. Menyediakan konsentrasi sel yang tinggi 2. Memungkinkan penggunaan sel kembali dan mengurangi biaya recovery sel dan recycle sel 3. Mengurangi masalah washout sel pada laju alir yang tinggi 4. Kombinasi konsentrasi sel yang tinggi dan laju alir yang tinggi (tanpa batsan washout) menghasilkan produktivitas volumetrik yang tinggi pula 5. menyediakan menyediakan kondisi microenviromental yang menguntungkan (seperti kontak antar sel, gradien nutrien-produk, gradien pH) untuk sel, sehingga menghasilkan kinerja biokatalis yang lebih baik (kecepatan pembentukan dan yield produk yang lebih tinggi) 6. Untuk beberapa kasus, immobilisasi menyebabkan kestabilan genetik 7. Untuk beberapa sel, immobilisasi menyediakan perlindungan terhadap kerusakan sel Teknik immobilisasi sel meliputi penempelan (attachment), penggumpalan (aggregration), panangkapan (entrapment) dan peyalutan/enkapsulasi (encapsulation). Jenis matrik yang dugunakan ada yang bersifat sintetis seperti poliakrilamid dan poliuretan. Matrik sintesis ini mudah dan cepat serta tahan lama tetapi bersifat

karsinogenik sehingga jarang digunakan untuk produksi metabolit pangan. Jenis matrik alami seperti alginat, karaginan dan agar lebih aman dan murah. Immobilisasi sel dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu active immobilisasi dan passive immobilisasi. Active immobilisasi dilakukan dengan dua metoda yaitu metoda penjeraratan dan pengikatan. Penjeratan dilakukan secara fisik dalam matriks pendukung. Matriks pendukung yang digunaka biasanya adalah polimer porous (agar, alginate, carragenan, polyacrylamide, chitosan, gellatin, collagen), polous metal screen, polyurethane, silicagel, polystyrene, dan selulosa triacetate. Polymeric beads harus cukup porous untuk keluar masuknya substrat dan produk. Polymer beads biasanya dibentuk dengan sel hidup didalamnya. Passive Immobilisasi berbentuk Biologacal films

yang berbentuk lapisan-lapisan

koloni sel yang tumbuh dan melekat pada permukaan pendukung yang padat. Material pendukung dapat bersifat inert atau aktif secara biologis. Biologacal films digunakan pada pengolahan limbah atau fermentasi dengan mikroba jamur. Dalam hal lain, ada pula kekurangan dari sel terimobilisasi yaitu hambatan pada proses difusi baik substrat maupun produk yang terbentuk. Untuk sel yang hidup, pertumbuhan dan evolusi gas sering merusak matriks pendukung sel terimobilisasi.

III.

ALAT DAN BAHAN Alat    

Erlenmeyer 250 ml Gelas kimia Spuit (perangkat suntik) steril Pembakar spirtus

Bahan 

Satu tabung biakan Accetobacter acetic



Air garam steril



Larutan CaCl2 - CaCl 5 gr - Aquadest 250 ml



Media aktivasi 25 ml terdiri dari : - Bacto pepton 2% = 0,55 gr - Ragi 0,5% = 0,1264 gr - Gula 2% = 0,52 gr - Aquadest



Media produksi 100 ml, terdiri dari : - Etanol 6 ml - gluklosa 2,01 gr - NH4NO3 2 ,02 ml - KH2PO4 0,1 ml - MgSO4 . 7H2O 0,0244 ml - Natrium Alginat 83,88 ml - larultan CaCl2 2 ml

IV.

Pipet 5 ml air garam steril

Masukkan ke dalam tanung reaksi berisi accetobacter aceti

Inkubasi selama 6 jam dengan suhu 30˚C

Buat Natrium Alginat 8%

Campurkan Natrium alginat dengan media aktivasi

LANGKAH KERJA

Lepaskan koloni dari permukaan agar

Tuangkan ke dalam erlenmeyer 50 ml yang berisi media aktivai

Pasteurisasi pada suhu 80˚C selama 10 menit

Aduk sampai homogen

Masukkan beads ke dalam reaktor kolom

Suntikan ke dalam larutan CaCl2 2% untuk membentuk beads

Biar kan beads selama 1 jam dan bilas dengan aquades

IV. Data Pengamatan Waktu (second)

Volume CaCl2

Volume NaOH 0,1 N (ml)

T1

156

108

12,4

T2

142

96

10,1

T3

131

82

8,3

T4

128

71

6,6

T5

101

59

4,7

10

14,1

media

Tinggi beads = 55 cm Diameter kolom = 1,5 cm Vbeads = πr2t = 3,14 x (0,75)2 x 55 = 97,14 cm3 = 97,14 mL 1

= = 97,14/0,69 = 140,78 s

‘

= 97,14/0,67 = 144,98

‘’

=97,14/0,62 = 156,67

‘’’

= 97,14/0,55 = 176,61

‘’’’

= 97,14/0,58 =167,48

2

=

‘ +

1

= 144,98 + 140,78 = 285,76 s 3

=

‘’ +

2

= 156,67 + 285,76 = 442,43 s 4

=

‘’’ +

3

= 176,61 + 442,43 = 619,04 s 5

=

‘’’’ +

4

= 167,48 + 619,04 = 786,52 Waktu (second)

Volume CaCl2 ( mL )

Laju alir (mL/s)

Volume beads (mL)

T1

156

108

0,69

97,14

140,78

T2

142

96

0,67

97,14

285,76

T3

131

82

0,62

97,14

442,43

T4

128

71

0,55

97,14

619,04

T5

101

59

0,58

97,14

786,52

10

-

-

-

media

(second)

V. Pengolahan Data

 Penentuan konsentrasi CH3COOH 1. t1

karena asam lemah, maka :

V CH3COOH.N CH3COOH = VNaOH . N NaOH

H+ =

10 ml . N CH3COOH = 12,4 ml .0,1 N N CH3COOH = 0,124 N

=

pH = - log H+

= 1,21 x 10-3 pH = 3 – log 1,21 = 2,92

karena asam lemah, maka :

4. t4

H+ =

V CH3COOH.N CH3COOH = VNaOH . N NaOH

=

10 ml . N CH3COOH = 6,6 ml .0,1 N N CH3COOH = 0,066 N

= 1,47 x 10-3 pH = 3 – log 1,47 = 2,83

pH = - log H+

2. t2

karena asam lemah, maka :

V CH3COOH.N CH3COOH = VNaOH . N NaOH

H+ =

10 ml . N CH3COOH = 10,1 ml .0,1 N N CH3COOH = 0,101 N pH = - log H+

= = 1,07 x 10-3 pH = 3 – log 1,07 = 2,97

karena asam lemah, maka : H+ = = = 1,33 x 10-3 pH = 3 – log 1,33 = 2,87

5. t5 V CH3COOH.N CH3COOH = VNaOH . N NaOH 10 ml . N CH3COOH = 4,7 ml .0,1 N N CH3COOH = 0,047 N

3. t3

pH = - log H+

V CH3COOH.N CH3COOH = VNaOH . N NaOH

karena asam lemah, maka :

10 ml . N CH3COOH = 8,3 ml .0,1 N

H+ =

N CH3COOH = 0,083 N pH = - log H+

=

= 9,07 x 10-4 pH = 4 – log 9,07 = 3,04

= = 1,57 x 10-3 pH = 3 – log 1,57 = 2,80

6. media V CH3COOH.N CH3COOH = VNaOH . N NaOH 10 ml . N CH3COOH = 14,1 ml .0,1 N N CH3COOH = 0,141 N pH = - log H+ karena asam lemah, maka : H+ = Grafik Pengolahan Data

VI.

PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini dilakukan immobilisasi sel (Acetobacter aceti) untuk

menghasilkan produk berupa asam asetat dari substrat (etanol). Tujuan dilakukannya immobilisasi sel adalah agar bakteri Aceptobacter aceti dibatasi ruang geraknya sehingga tidak terbawa dalam aliran produk sehingga dapat menghemat biaya recycle sel. Digunakan media produksi dan media pertumbuhan (inokulum) dalam proses ini. Inokulum berisi nutrisi yang diperlukan oleh mikroba,dalam media starter (inokulum) nutrisi yang diberikan harus optimum,karena kecepatan pertumbuhan mikroba merupakan respon terhadap subsrat (media pertumbuhan) yang disediakan dan kondisi lingkungannya (Rintis,2011). Immobilisasi kali ini menggunakan Polymer Beads (berisi sel hidup). Beads dibentuk dari pencampuran media aktivasi dan matriks pendukung (Natrium Alginat) yang disuntikkan kedalam larutan CaCl 2%. Beads yang terbentuk harus uniform agar mikroba dapat dilokalisasi secara merata Selama proses berlangsung Beads tidak boleh dibiarkan kering (tidak stabil). Oleh karena itu,digunakan larutan CaCl 2% untuk menjaga kestabilan Beads. Proses ini seharusnya dilakukan secara Continue, dengan tidak mengubah variasi laju alir. Sehingga laju alir maksimumnya tidak dapat diketahui. Namun jika dilihat dari grafik semakin lama larutan berada dalam reaktor makan pH nya akan berubah menjadi semakin basa, hal ini dikarenakan beads yang digunakan dalam reaktor mendekati jenuh, sehingga pH larutan menjauhi pH yang seharusnya yaitu 2,4 (asam asetat) sedangkan pH larutan produk yang kami dapat adalah 3,04 Dalam praktikum kali ini, semua proses harus dilakukan secara aseptis agar produk yang dihasilkan bebas dari kontaminan. VII.

KESIMPULAN



pH produk pada t5 menit adalah 3,04



Waktu tinggal adalah 786,52 detik

VIII.

DAFTAR PUSTAKA http://blog.ub.ac.id www.vbook.pub.com