TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

1. KomposisiElementerBiomassa

AnalisisCHNSdenganMicroAnalysisPrinsip dasar dari alat ini adalah pembakaran (1000oC). Saat dibakar, karbon akan terkonversimenjadikarbondioksida,gidrogenmenjadiair,nitrogenmenjadioksidanitrogenataumenjadigasnitrogen,dansulfurmenjadisulfurdioksida.Elemenlainjugaakanmenjadiproduksisapembakaran,sepertiklorinmenjadihidrogenklorida.SkemaalatanalisisCHNSditunjukkanpadagambar1berikutini.Produkpembakaranakandikeluarkandari ruangpembakaranolehgas inertpembawa sepertihelium dan dipanaskan hingga 600oC sambil dilewatkan pada tembaga dengan kemurnian tinggi.Fungsitembagaadalahmenghilangkanoksigenyangtidakdigunakandalamprosespembakarandanmengubahnitrogenoksidamenjadigasnitrogen (N2)dengancarareduksi.Gas lainakanditangkapolehabsorbersehinggahanyaakantertinggalkarbondioksida,air,nitrogen(N2)dansulfurdioksida.

Gambar1Skemainstrumenanalisiselementer(Sumber:AnalyticalMethodsCommittee,2008)

Pendeteksiangas yang terbentukdapatdilakukandenganmenggunakan kromatografigasapabilakuantitassampeltidakbesar. KonfigurasianalisisCHNSdapatdiubahasesuaidengankarakterisasiyang diperlukan sesuai dengan elemen yang dicari, tipe sampel, dan konsentrasi sampel.Namunyangpentingadalahgaspembawayang inertdanoksigenyangkemurniannyamencapai99,9995%untuk pembakarannya. Pada pembakaran dan absorber sering ditambahkan katalis agar terjadireaksi pembakaran dan absorbsi yang sempurna. Katalis dan tembaga yang digunakan biasanyadikemasdalampipakeramikatausilikayangmudahdigantiuntukperawatan.

Terdapatduajeniscaramemasukkanoksigenpembakarankedalaminstrumen,statisdandinamis.Padaprosesstatis,oksigendimasukkankeruangpembakaransebelumsampeldimasukkan,sedangkanpadaprosesdinamis,oksigendimasukkansaatsampeldimasukkandanselamapembakaranoksigenterusdialirkan.Padaanalisaelemenbatubarayangterbakarnyabutuhwaktuyanglama,biasanyadigunakanmetodestatis.FaktorlainyangdipertimbangkandalampenggunaaninstrumenanalisisCHNSiniadalahjumlahabuyangakanterbentukdanposisitungkupembakaran(vertikalatauhorizontal).Abuyangterbentukadalahsisadaritungkualuminiumdanzatinorganikyangdapatmenyebabkanbackpressurepadaposisitungkuvertikalapabilatidakdibuangsecarateratur.Padaposisihorizontalmasalahbackpressuretidakterjadi,namunsulituntukdilakukanoperasiautosampler.

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

2. KomposisiBiomassa

Komposisi senyawa dalam biomassa kebanyakan dapat dianalisa dengan menggunakan metodespektrofotometriataukromatografi.Namun sebelumdilakukanpengujian,adabanyak carauntukmempersiapkansampel.

AnalisisAsamLemakdanLipidLebihdari300asamlemakdansejenisnyatelahditemukanpadabakteridalamberbagaikonsentrasi.Alat yang digunakan untuk analisa kuantitatif komposisi bakteri adalah SherlockMIS.Metode inimenganalisaasamlemakyangmemilikijumlahkarbon920.Bakterigrampositifkebanyakanmengandunglipidyangcabangnyaadalahasam,sedangkanbakterigramnegatifmemiliki lipopolisakaridayangcabangnyaadalahbasa.Beberapacontohasam lemakyangterdapatpadabakteriditunjukkanolehGambar2.

Gambar2Strukturasamlemakyangterdapatdibakteri(Sasser,2009)

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

Sebelumdianalisa,dilakukanpersiapansampelkulturbakteridenganmenggunakanempat reagenuntukmemutuskanikatanasamlemakpadalipid. Reagen1SaponifikasiNaOH,metanol,airdistilasi. Reagen2MetilasiHCl,etanol(pHturunhingga1,5,pembentukanasamlemakmetilester) Reagen 3 Ekstraksi heksana,metil tersier butil eter, air (pengekstrakkan asam lemakmetil

esterkefasaorganik. Reagen4PembersihansampelNaOH(menghilangkanpengotorlainsehinggadapatdigunakan

untukpengujiandengankromatografigas)Gambar3menunjukkantahapanpersiapansampel.

Gambar3Preparasisampel

(Sasser,2009)

Setelah dilakukan persiapan sampel, pengujian dengan menggunakan kromatografi atauspektroskopidapatdilakukan.Kromatografigasmenggunakandetektorflameionization(FID)denganhidrogensebagaigaspembawa.Setelah itu,asam lemakyangterbentukdapatdiketahui jenisdankomposisinyadaripuncakpuncakyangdihasilkan.ContohhasilpengujianditunjukkanolehGambar4.

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

Gambar4HasilpengujiandenganSherlockMIS,pembacaankromatografi(atas),penerjemahandata

olehkomputer(bawah)(Sasser,2009)

Pengujian lainyangdapatdilakukanadalahdenganmenggunakanGCMS,HPLCMS,nanoESIMS.Contoh pembacaan yang dilakukan oleh HPLCMS dan nano ESIMS ditunjukkan oleh gambar 5.

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

Selain itu,hasilbacaankromatografidapat langsungditerjemahkandalambentukkandungan lipid,lengkapdenganstrukturlipiddankonsentrasinyadidalamsampel(Gambar6).

Gambar5Hasilpembacaankromatografispekstroskopi,hasilpembacaanHPLCMS(atas),danNano

ESIMS(bawah)(Sumber:http://fiehnlab.ucdavis.edu/staff/kind/Metabolomics/LipidAnalysis)

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

Gambar6Hasilpenerjemahanpembacaankromatografispektroskopi

(Sumber:http://fiehnlab.ucdavis.edu/staff/kind/Metabolomics/LipidAnalysis/1lipidmapstool.png)

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

AnalisisAsamAminodanProteinPengujianasamaminodanproteindarisuatukulturbakteridapatdilakukandenganmenggunakanMatrixAssistedLaserDesorption/IonizationTimeofFlightMassSpectrometry(Gambar7).Pengujiandilakukandenganmenanamkansuatukulturbakteripadamatrikskristalyangakandidesorbsidanionisasiolehgelombanglaseryangdiakselerasipadategangantinggi.Denganpenembakanlaserini,ionyangterbentukakanterdeteksiberdasarkanperbandingantimeofflight(kecepatanion)denganmassanya.Spektrummassaakanterbentuksehinggaproteindanasamaminodapatdiinvestigasi.

Gambar7MatrixAssistedLaserDesorption/IonizationTimeofFlightMassSpectrometrybuatan

Shimadzu(MALDITOFMS)(Sumber:Shimadzu)

Persiapansampelsebelumdiidentifikasidilakukandalamduatahap.Tahap1Kulturbakteriyangakandianalisadisiapkan(inokulasidilakukansatumalam),kemudiandipindahkankepreparatkhusus(Gambar8).Sampelkemudianditambahkancairanmatrikskhususdandikeringkan.

Gambar8Preparatkhusus

(Sumber:Shimadzu)

Tahap2PreparatkhususyangsudahdisiapkandimasukkankeMALDITOFMS.Hasilpengujianakankeluardalamwaktu12menit.

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

HasildaripengujianditunjukkanpadaGambar9.Darihasilpengujianini,akanditerjemahkandengansoftwareyangadaberdasarkandatabase.Daripembacaaniniakandidapatkankomposisiproteindanasamaminopadasampel,bahkandapatdiketahuijenisbakteribilacocokdengandatayangadadidatabase.

.Gambar9HasilpembacaanMALDITOFMS

(Sumber:Shimidzu)

Metode lain adalah dengan kromatografi penukar ion dengan reaksi derivativeasi postcolumnmenggunakanninhidrinatauophthalaldehyde.Saatdireaksikandenganninhidrin,reaktanmemilikiwarnaunguataukuning.Aminoacidakanmemberikanwarnaungudenganabsorpsimaksimal570nm.Sampelyangtelahdireaksikandenganninhidrindiujipadapanjanggelombang440nmdan570nm.Kromatogramyangdiperolehdigunakanuntukdeterminasikomposisiasamamino.AnalisisKarbohidratdanPolisakaridaAnalisakarbohidratdilakukandenganmenggunakankromatografi.Sebelumdilakukankromatografi,terlebih dahulu dilakukan preparasi sampel. Preparasi sampel dilakukan hidrolisis polisakarida.Langkahlangkahyangharusdilakukanadalah,

1. KulturbakteriyangakandiujidilarutkandalamHCl4Matauasamtrifluoroasetat2M.2. Hidrolisisdilakukandalamkondisi100oCselama8jam.3. Sampeldidinginkanhinggasuhuruang.4. Asamdihilangkandenganevaporasimenggunakangasnitrogen5. Sampeldilarutkanlagidiairdandifilter

Setelah langkahlangkah inidilakukan,makakromatografiuntukpengujiansampeldapatdilakukan.Kromatografi ion exchange digunakan untuk analisa, detektor yang digunakan adalah opticalrotationdetector.HasilpembacaankromatografipenukarionditunjukkanpadaGambar10.

TUGASRPM4

ArtiMurnandari

13010036

Gambar10Contohhasilpembacaanujikromatografipenukarion(Sumber:http://userpages.umbc.edu/~bush/glycogroup/papers/)

Sepertikromatografilainnya,harusadadatabasedarikarbohidratdalamkondisimurninyasehinggapembacaan yang didapat dapat diterjemahkanmenjadi komposisi berdasarkan luas puncak yangdihasilkan.

Kesimpulan

Analisa elemen pada mikroba dapat dilakukan dengan berbagai macam alat uji, namun intinyaadalah hasil pembakaran mikroorganisme tersebut. Pada uji asam amino, asam lemak dankarbohidrat, setiap mikroorganisme memiliki tahap persiapan sampel yang berbeda. Tahappersiapanbergantungpadasenyawayangakandianalisadanalatpengujiyangdigunakan.

DaftarPustaka

Fadeeva,V.P.,dkk.,2007.ElementalAnalysisofOrganicCompoundswiththeUseofAutomatedCHNSAnalyzers.Rusia:JournalofAnalyticalChemistry.

Stroop,Corne J.M.,dkk.,2002.CarbohydrateAnalysisofBacterialPolysaccharidesbyHighpHAnionExchangeChromatographyofAbsoluteConfiguration.AnalyticalBiochemistry303

Sasser,Myron.2009. Microbial Identification by Gas Chromatographic Analysis of Fatty AcidMethylEsters(GCFAME).MIDI:TechnicalNote#101

Thompson,Michael.2008.AMCTechnicalBriefs.AMCTBNo.29 http://fiehnlab.ucdavis.edu/staff/kind/Metabolomics/LipidAnalysis, tanggal akses : 24Oktober

2013