1. LOGO
REKAYASA BIDANG
BIOTEKNOLOGY
Arie Febrianto Mulyadi
Jur TIP-FTP-Univ. Brawijaya
arie_febrianto@ub.ac.id
ariefm.lecture.ub.ac.id

2. LINGKUP
PERKEMBANGAN BIOTEK
 ISOLASI  SELEKSI  STRAIN
IMPROVEMENT
↓
MUTAN DG SIFAT  SCREENING
*) Efisien dlm proses
*) Dpt menggunakan substrat variatif
*) Stabil selama proses dan dalam
penyimpanan

3. REKAYASA GENETIKA
ISOLASI
WILD
TYPE
MUTA
GENESIS
SELEKSIMUTAN
PERAN STRAIN IMPROVEMENT

4. REKAYASANYA DIMANA ???
 PROSES EFISIEN & EKONOMIS
INOVASI
BIOLOGI
WORKING PROCESS
SKALA LAB.
ERLENMEYER
500 CC
SKALA PILOT PLAN
FERMENTOR: 5 – 200 L
SKALA INDUSTRI
BIOREAKTOR
5.000 – 100.000 L
SELEKSI STRAIN
MIKROBA
OPTIMASI FAKTOR
LINGKUNGAN
PERTIMBANGAN
EKONOMI

5. TELAAH PRINSIP
 OPERASI ASEPTIS  Menghindari kontaminasi
 RANCANG BANGUN REAKTOR Bioreaktor
tempat berlangsungnya fermentasi/transformasi
menjadi produk yang diinginkan oleh sistem enzim
dalam mikroba atau enzim yang diisolasi
 BIOREAKTOR/FERMENTOR  Agitasi, Oksigen
transfer dan Heat remover
 REAKTOR UNTUK BIOKATALIS YANG
TERIMOBILISASI  Enzim/Sel

6. TELAAH (Lanjutan)
 KINETIKA BIOPROSES
 INSTRUMENTASI DAN PENGENDALIAN
PROSES  Suhu, pH, DO, Konsumsi
Oksigen, Produksi CO2
 PRODUCT RECOVERY – DOWNSTREAM
PROCESSES ATAU PROSES HILIR :
- Pemanenan
- Pemisahan
- Purifikasi
Produk

7. REKAYASA PROSES
FERMENTASI
INOKULUM, MIKROORGANISME
PENGHASIL PRODUK DIKULTUR
DALAM SATU SERI FERMENTOR
DENGAN VOLUME/UKURAN YANG
DITINGKATKAN

8. TEKNOLOGI ENZIM
ISOLASI DAN PEMURNIAN
ENZIM
BERDASAR FUNGSI ADA 2
JENIS
 ENZIM INTRASELLULER
 ENZIM EKSTRASELLULER  LEBIH
MUDAH DIISOLASI

9. ISOLASI ENZIM INTRASELLULER
• Merupakan proses pelepasan enzim dari sel
• Sumber : mikroba, hewan, tumbuhan  dari
tumbuhan paling sulit karena :
- dinding sel keras
- cenderung timbul racun (fenol)
• Diatasi dengan :
- Ditambah zat pereduksi (askorbut, tioglikolat
dan β-merkaptoetanol
- Dari jaringan tumbuhan yang muda
• Pemecahan dinding sel dilakukan cara
fisik/kimia

10. EKSTRAKSI CARA FISIK
1. DENGAN ALAT HOMOGENIZER  WARNING
BLENDER ATAU HAMMER MILL  Kurang baik
2. PEMBEKUAN DAN PENCAIRAN  Pasta sel
didinginkan suhu -20oC  mengalami perusakan
dinding sel akibat anomali air (volume membesar
ketika air membeku)
3. KEJUTAN OSMOSA  Bakteri diletakkan dalam
larutan dengan tekanan osmosa tinggi (sukrosa
20%) sampai terjadi kesetimbangan, kemudian
dipindahkan ke dalam air  akan timbul aliran air
dari media ke dalam sel  dinding sel pecah

11. 4. SONIKASI  sel dalam media cair diberi getaran
di atas getaran frekuensi pendengan manusia ( >
20 kHz atau ultrasonik)
Getaran menimbulkan perapatan dan
perenggangan yang akan menimbulkan
perubahan periodik tekanan dalam cairan
medium dan plasma sel

12. 5. AGITASI DENGAN ABRASI  Pasta
ditempatkan pada wadah yang
mengandung butir-butir gelas dan
digetarkan dg cepat/keras. Timbul gaya
gesek akibat gradien kecepatan oleh
tumbukan antar butiran dan antara butiran
dg mikroorganisme berakibat sel pecah

13. EKSTRASI CARA KIMIA
• TEKNIK LEBIH HALUS
• AGITASI DITERAPKAN HANYA SESEKALI
MACAM :
1. DENGAN DETERGENT
2. ENZIMLITIK
3. ALKALI

14. DETERGENT
 Detergen an-ionik, kationik dan non-ionik efektif
dalam merusak dinding sel mikroorganisme
 Sering dipakai untuk proses isolasi enzim, seperti
jenis detergen :
1. setil trimetil amonium bromida (kationik)
2. natrium lauril sulfat (anionik)
3. tweens, triton (non-ionik)
 Pada kondisi pH dan kekuatan ion sesuai 
detergen berinteraksi dg lipoprotein  MISEL

15. Detergen (lanjutan)
 Akibat yang timbul  lipoprotein sebagai
konstituen membran sel akan luruh/larut
sehingga enzim keluar
 Penggunaan detergen harus selektif 
krn dapat menginaktifasi beberapa enzim
akibat terjadinya denaturasi atau
pengendapan protein
 Detergen harus segera dipisahkan dari
enzim sebelum digunakan

16. ENZIM LITIK
• Paling efektif digunakan pemisahan enzim
dengan cara memecah dinding sel
• Umumnya menggunakan lizozim yang
berasal dari putih telur
• Enzim memecah ikatan β 1.4 glikosida dari
polisakarida penyususn dinding sel (asam
muramat)

17. PENGGUNAAN ALKALI
(BASA)
 Penempatan sel pada medium dengan
nilai pH atara 11 – 12,5 selama kurang
lebih 20 menit akan mampu memecah
dinding sel
 Hanya digunakan untuk enzim yang tahan
(stabil) terhadap kondisi pH tinggi (basa)

18. PROSES PEMURNIAN
(REKAYASA)
 Setelah dinding sel pecah, enzim intra
selluler berada dalam larutan bersama
dengan enzim lain, protein, asam
nukleat, metabolit, senyawa lain dalam
media dan lain-lain
 Untuk enzim ekstra selluler, enzim harus
dipisahkan dari sel penghasil dan senyawa
lain dalam medium
 Teknik pemisahan dilakukan beberapa
tahap : sentrifugasi, filtrasi, flokulasi atau

19. SENTRIFUGASI
 Teknik sentrifugasi dipilih untuk memisahkan
larutan dengan molekul yang lebih besar (berat
jenis) pada skala kecil (laboratorium)
 Untuk kapasitas besar  kurang efektif karena
perlu kecepatan tinggi (ultrasentrifugasi)
 Persamaan :
d2 ρp - ρl ω2 rv
Φ = ------------- x --------
18η Sg
Φ = The troughput for complite
removal
d2 = diameter partikel
ρp = masa jenis partikel
ρl = masa jenis larutan
ω2 = kecepatan sudut
r = radius putaran
v = volume cairan dlm tabung sentrifuse
S = tebal lapisan cairan dlm tabung
g = tetapan grafitasi

20. Pemisahan mudah terjadi
apabila :
• Diameter partikel “d” besar
• Perbedaan masa jenis partikel dan larutan besar
• Viscositas larutan rendah
• Kecepatan sudut tinggi
• Radius putaran besar
• Lapisan cairan tipis
• Partikel materi biologis selalu kecil dan memiliki
masa jenis yang rendah, hasilfermentasi memiliki
viscositas dan masa jenis yang tinggi
• Pada skala lab. Diatasi dengan kecepatan sudut
tinggi  pada industri ???

21. FILTRASI
• Kecepatan alir cairan yang melalui filter tergantung
pada perbedaan tekanan, hambatan
materi, kekentalan cairan dan hambatan lapisan
yang sudah terbentuk
• Efektifitas penyaringan yang semula
tinggi, menurun dengan semakin terakumulasinya
materi yang tersaring
• Cara mengatasi  penambahan tanah diatome
untuk membantu menahan partikel-2 halus
• Contoh filter  filter press atau rotary drum filter

22. FLOKULASI DAN
KOAGULASI
 Baik diaplikasikan sebelum proses filtrasi
atau sentrifugasi
 Cairan encer  flokulasi terjadi dengan
penambahan reagensia
 Koagulasi merupakan adesi spontan antar
partikel apabila muatan partikel satu dapat
dinetralkan oleh muatan partikel lain
 Dapat dipakai untuk pengendapan sel
utuh, pecahan sel atau larutan protein

23. PEMEKATAN
 Dapat dilakukan dengan beberapa cara :
a. pengendapan
b. adsorbsi
c. ultra filtrasi (reverse osmose)
d. penguapan
e. pembekuan

24. KROMATOGRAFI
• Merupakan teknik pemisahan berdasarkan
perbedaan interaksi antara komponen-komponen
yang akan dipisahkan antara fasa diam dan fasa
bergerak
• Macam:
1. Kromatografi partisi  Kertas
2. Kromatografi adsorbsi  TLC
3. Kromatografi penukar ion  Resin penukar ion
4. Kromatografi penyaring molekul  Gel filtrasi
5. Kromatografi afinitas

25. ELEKTROFORESIS
• Mempelajari pergerakan molekul yang
bermuatan dalam medan listrik
• Dapat digunakan untuk identifikasi dan
analisis polimer biologi yang bermuatan
• Teknik ini relatif murah dan mudah untuk
menganalisis dan memurnikan berbagai
macam biomolekul, khusunya protein dan
asam nukleat
• Migrasi molekul dalam medan listrik
dipegaruhi oleh : ukuran, bentuk, muatan

26. LOGO
www.themegallery.com