PROPOSAL PROGRAM RISET DESENTRALISASI DIKTI

2013

Ketua Tim Peneliti:

Dr. Muhammad Ali Zulfikar

KK : Kimia Analitik Fakultas/Sekolah/Pusat/PP : Pangan, Kesehatan

dan Obat-obatan

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Maret, 2012

PENGGUNAAN MEMBRAN SERAT BERONGGA UNTUK PEMISAHAN DAN PEMEKATAN ENZIM

DAFTAR ISI

Halaman IDENTITAS PROPOSAL ....................................................................................................1

1 RINGKASAN PROPOSAL ............................................................................................2

2 PENDAHULUAN........................................................................................................3

2.1 Latar belakang masalah................................................................................3

2.2 Tujuan riset ...................................................................................................4

3 METODOLOGI..........................................................................................................4

4 DAFTAR PUSTAKA....................................................................................................7

5 INDIKATOR KEBERHASILAN (TARGET CAPAIAN) ........................................................8

6 JADWAL PELAKSANAAN............................................................................................8

7 PETA JALAN (ROAD MAP) RISET ...............................................................................9

8 USULAN BIAYA RISET............................................................................................. 11

8.1 Belanja pegawai.......................................................................................... 11

8.2 Belanja barang ............................................................................................ 11

8.3 Belanja jasa................................................................................................. 11

9 CV TIM PENELITI ................................................................................................... 13

10 LAMPIRAN BUKTI CAPAIAN OUTPUT TAHUN 2010-2011............................................ 15 

1.

2.

Judul

Tim Riset

2.1 Ketua Tim

a. Nama Lengkapb. Jabatan Fungsional/Golonganc. NIPd. Fakultas/Sekolahe. Kelompok Keahlianf. Alamat Kantor/Telp/Fax/E-mailg. Alamat Rumah/Telp/Fax/HP/E-mail

2.2 Anggota Tim Riset:

IDENTITAS PROPOSAL

Penggunaan Membran Serat Berongga UntukPemisahan dan Pemekatan Enzim

Dr. Muhammad Ali ZulfikarLektor Kepala / III cr32 L62 444MIPAKimia AnalitikJl. Ganesa 10 Bandung/2502l0312504l54J l. Da go Pojok 92 Cl 25L2905 I - I zulfika r@che m . itb.ac. id

Bandung, 26 Maret 2012Ketua Tim Riset

gan dan Obat-obatan

3.

4.

Biaya yang diusulkan

Target output (keluaran) Riset

: Rp. 99.615.000,00

No. Nama/Jenis output Jumlah

1. Publikasi pada Jurnal Internasional IF>0,5 1

2. Publikasi pada Prosiding Konferensi Internasional Terindeks 1

5. Fokus Riset yang dipilih: Kategori A, Sintesis bahan baku zat aktif dan eksipien

Dengan ini saya menyatakan bahwa proposal ini belum pernah didanai oleh atau diusulkan ke sumberlain.

Mengetahui,Ketua Kelompok KeahlianKimia Analitik ui /

iel(.

Dr. Muhammad Bachri AmranNIP. 131 690 332

No.Nama dan Gelar

Akademik Bidang Keahlian Unit Kerja/Lembaga

Alokasi WaktuJam/mq bulan

1. Dr. Aminudin Sulaeman Kimia Analitik KK Kimia Analitik 10 10

2. Dr. Zeily Nurachman Teknologi Enzim KK Biokimia 10 10

2.3 Asisten Peneliti / Mahasiswa (sebutkan nama bila sudah ada):

No. Nama dan Gelar Akademik Bidang KeahlianAlokasi Wp.ktu

Jam/mq bulan

1. Yudhistira Aziz, S.Si. Kimia 15 10

2.

-':.i 7C*- -;-*;Dr. Muhammad AltZuNIP. 132 L62 444

ietH

r Kaftawinata

2

1. RINGKASAN PROPOSAL

Enzim merupakan salah satu senyawa protein yang paling banyak digunakan dalam dunia

industri. Sebagian besar enzim diproduksi melalui proses fermentasi mikroorganisme dan kultur sel

hewan dalam suatu media tertentu. Untuk mendapatkan enzim dari hasil fermentasi tersebut

dilakukan proses pemisahan dan pemekatan enzim dari campurannya. Teknik konvensional yang

selama ini banyak digunakan untuk pemisahan dan pemekatan enzim tersebut adalah

pengendapan, kromatografi, sentrifuga aliran kontinu kecepatan tinggi dan teknik ekstraksi cair-

cair. Bagaimanapun, teknik-teknik tersebut mempunyai beberapa kelemahan, antara lain

memerlukan bahan kimia dalam proses pengendapan, mahalnya harga dan biaya operasional

sentrifuga dan kromatografi serta belum diketahuinya mekanisme molekular yang terlibat dalam

proses ekstraksi. Teknik alternatif lain yang banyak digunakan untuk pemisahan dan pemekatan

enzim adalah menggunakan membran mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi. Hal ini disebabkan karena

teknik tersebut mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik konvensional

sebelumnya. Pada umumnya membran yang digunakan merupakan membran datar (plate sheet)

dan menggunakan pola aliran dead end. Bagaimanapun, teknik tersebut di atas juga mempunyai

beberapa kelemahan, di antaranya: produk enzim yang diperoleh sedikit, produk enzim yang

dihasilkan mudah rusak karena pengaruh tekanan yang digunakan serta prosesnya mudah

mengalami peristiwa fouling, sehingga efisiensi pemisahan dan pemekatannya menjadi menurun.

Berdasarkan pertimbangan di atas, perlu dilakukan suatu penelitian yang bisa memecahkan

masalah tersebut tanpa harus memerlukan biaya yang tinggi. Salah satu pendekatan yang

dilakukan adalah mengganti membran plate sheet dengan membran serat berongga yang

digunakan untuk pemisahan dan pemekatan enzim. Tujuan penelitian ini adalah membuat dan

mendisain modul membran serat berongga berbahan dasar polyethylene (PE) dan kemudian

digunakan untuk pemisahan dan pemekatan enzim dari proses fermentasi. Dampak dari penelitian

ini adalah dapat memberikan penyelesaian dalam usaha untuk mengurangkan berbagai

keterbatasan seperti yang disebutkan di atas terutama dari aspek efisiensi pemisahan maupun dari

aspek ekonomis. Metode yang digunakan dalam penelitian ini merupakan metode eksperimen yang

meliputi proses mendisain modul, mengkarakterisasi modul membran yang dihasilkan, pengujian

membran dalam proses pemisahan dan pemekatan enzim serta pengujian aktifitas dan konsentrasi

enzim setelah proses pemisahan dan pemekatan.

3

2. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Enzim merupakan salah satu produk terpenting yang bisa dihasilkan oleh sejumlah

mikroorganisme, seperti bakteri, jamur dan ragi. Sebagian besar industri yang berkaitan dengan

lingkungan dan bioteknologi makanan banyak menggunakan enzim dalam tahapan prosesnya.

Telah dilaporkan bahwa pada akhir tahun 1999 nilai penjualan industri enzim di seluruh dunia

mencapai US $ 1,5 juta, dua kali lipat dibandingkan dengan 10 tahun sebelumnya (Walsh, 2002).

Pada umumnya enzim diproduksi melalui proses fermentasi mikroorganisme atau kultur sel

penghasil enzim yang ditumbuhkan dalam media tertentu. Teknik ini banyak digunakan karena

produk mentah (crude) hasil fermentasi tersebut bisa digunakan langsung sebagai sumber enzim.

Pada skala industri, proses produksi enzim biasanya terbagi kepada dua bagian, yaitu proses hulu

dan proses hilir. Proses hulu merujuk kepada fasa produksi enzim secara biosintesis. Proses ini

melibatkan proses fermentasi sel mikrobial atau kultur sel hewan. Sebaliknya proses hilir berkaitan

dengan ekstraksi enzim dari sumber penghasil, termasuk di dalamnya pemurnian enzim.

Tahap awal dari proses pemurnian enzim adalah mendapatkan enzim tersebut dari sumbernya.

Kompleksitas dari tahap ini sebagian besar bergantung kepada apakah enzim tersebut dihasilkan

oleh sistem dalam sel (intracellular) atau di luar sel (extracellular). Pada sistem di luar sel, enzim

yang diproduksi melalui proses fermentasi mikroorganisme atau kultur sel hewan disekresikan ke

dalam media. Tahap awal untuk mendapatkan produk enzim tersebut adalah memisahkan sel dari

media fermentasi. Enzim yang diinginkan tersebut terdapat dalam medium yang bebas dari sel dan

biasanya dalam bentuk larutan yang encer. Sebaliknya pada sistem di dalam sel proses untuk

mendapatkan enzim dari mikroorganisme dilakukan beberapa tahapan, yang meliputi pengumpulan

sel dari media kultur, me-suspensi-kan ulang sel tersebut dalam larutan buffer, memecahkan sel

mikroorganisme (homogenization), menghilangkan pecahan sel dan protein sel terlarut (isolasi

inclusion body), mencuci inclusion body untuk menghilangkan pengotor, melarutkan inclusion body

untuk melepaskan enzim dan refolding dan pemurnian enzim terlarut (Fischer et al., 1993).

Pemisahan dan pemurnian enzim dari pecahan sel dan inclusion body pada prakteknya sangat

sukar dilakukan (Becker, et al., 1983).

Teknik yang selama ini banyak digunakan untuk pemisahan dan pemekatan enzim dari

campurannya pada kedua sistem sel tersebut adalah pengendapan (Walsh, 2002, Vakhlu and Kour,

2006; Devi et al., 2008), kromatografi (Vakhlu and Kour, 2006; Devi et al., 2008), sentrifuga aliran

kontinu kecepatan tinggi (Kroner et al., 1984) dan teknik ekstraksi cair-cair (Hart et al., 1994).

Bagaimanapun, teknik-teknik tersebut mempunyai beberapa kelemahan, antara lain memerlukan

bahan kimia dalam proses pengendapan (Walsh, 2002), mahalnya harga dan biaya operasional

sentrifuga dan kromatografi dan belum diketahuinya mekanisme molekular yang terlibat dalam

proses ekstraksi.

Teknik lain yang juga banyak digunakan untuk pemisahan dan pemekatan enzim adalah

membran filtrasi, terutama mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi (Bailey & Meagher, 1997, 2000; Meagher et

al., 1994; Dorin et al., 1990). Hal ini disebabkan karena teknik membran filtrasi mempunyai

4

beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknik konvensional lainnya, di antaranya: tidak/sedikit

mempengaruhi bioaktivitas molekul enzim, tingginya tingkat recovery enzim, prosesnya cepat,

peralatan yang diperlukan sedikit dan bisa digunakan untuk memurnikan enzim pada tingkat

tertentu (Walsh, 2002). Pada umumnya membran yang digunakan merupakan membran datar

(plate sheet) dan menggunakan pola aliran dead end. Bagaimanapun, teknik tersebut di atas juga

mempunyai beberapa kelemahan, di antaranya: produk enzim yang diperoleh sedikit, produk enzim

yang dihasilkan mudah rusak karena pengaruh tekanan yang digunakan serta prosesnya mudah

mengalami peristiwa fouling, sehingga efisiensi pemisahan dan pemekatannya menjadi menurun.

Berdasarkan pertimbangan di atas, perlu dilakukan suatu penelitian yang bisa memecahkan

masalah tersebut tanpa harus memerlukan biaya yang tinggi. Salah satu pendekatan yang

dilakukan adalah mengganti membran plate sheet dengan membran serat berongga yang

digunakan untuk pemisahan dan pemekatan enzim. Dalam penelitian ini, membran serat berongga

yang digunakan adalah berbahan dasar polyetylene (PE). Polimer PE banyak digunakan sebagai

bahan dasar pembuatan membran, hal ini disebabkan membran PE mempunyai ketahanan kimia

yang baik serta mempunyai kestabilan termal dan mekanik yang baik. Membran PE murni bersifat

hidrofobik, sehingga diharapkan terjadinya peristiwa fouling pada saat digunakan dapat dikurangi,

sehingga efisiensi pemisahan dan pemekatan enzim tetap tinggi.

1.2 Tujuan riset

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Membuat dan mendisain modul membran serat berongga polietilen

2. Menggunakan modul membran tersebut untuk pemisahan dan pemekatan enzim dari

campurannya.

3. METODOLOGI

Metode penelitian yang diusulkan dalam penelitian ini merupakan metode eksperimen laboratorium.

Metode penelitian yang akan dilakukan terbagi kepada empat bagian utama, yaitu:

a. Mendisain modul membran serat berongga

b. Mengkarakterisasi modul membran yang telah dihasilkan,

c. pengujian membran untuk proses pemisahan dan pemekatan enzim

d. pengujian aktifitas dan konsentrasi enzim setelah proses pemisahan dan pemekatan

3.1. Bahan dan Peralatan

Bahan yang digunakan adalah membran serat berongga polyethylene (PE), HCl, fenol, KI, reagen

biuret, dekstran dengan pelbagai berat molekul, crude enzim -amilase, buffer fosfat pH 7,

suspensi fermentasi sel dan air bebas mineral.

Peralatan yang digunakan adalah alat-alat gelas, pompa peristaltik, kompresor, oven vakum, sel

membran, neraca analitik elektronik, pH meter, spektrofotometer FTIR, spektrofotometer UV-Vis

dan mikroskop elektron scanning (SEM).

5

3.2. Metode

3.2.1. Disain modul membran serat berongga

Disain modul membran serat berongga dilakukan dengan menggunakan metode in-outer layer

cross flow system. Sebanyak 250 buah membran serat berongga polyethylene (PE) dengan i.d =

1,0 mm; o.d = 1,5 mm dan panjang 300 mm dimasukkan dan disatukan ke dalam modul kaca

dengan diameter 25 mm dan panjang 325 mm. Salah satu ujung direkatkan dan ditutup dengan

menggunakan lem epoksi.

3.2.2. Karakterisasi membran serat berongga

3.2.2.1. Permeabilitas air

Eksperimen diawali dengan merendam modul membran yang telah dibuat ke dalam aqua d.m

semalaman. Sebelum memulai eksperimen, membran dipadatkan dengan mengalirkan aqua d.m

pada tekanan 6 bar selama 4 jam sampai diperoleh volume permeat yang tetap. Kemudian

eksperimen dilakukan dengan menggunakan 1000 mL aqua d.m sebagai larutan umpan. Kecepatan

aliran dan tekanan operasi yang digunakan pada membran masing-masing ialah 25 mL/menit dan

1 bar. Sistem ini dibiarkan selama 20 menit untuk mencapai keadaan setimbang. Setelah itu

tetesan pertama larutan yang keluar ditampung pada gelas kimia dan ditimbang dengan

menggunakan timbangan elektronik yang terhubung ke komputer. Fluks air dihitung berdasarkan

persamaan:

t

V

AJw

1

(1)

dimana A merupakan luas membran efektif (cm2), ΔV merupakan volume permeat yang

dikumpulkan (L). Grafik fluks terhadap tekanan diplot dan kemiringannya merupakan nilai

permeabilitas air bagi membran tersebut.

3.2.3.2. Analisis MWCO (ukuran pori) membran

Untuk menentukan ukuran pori membran, dalam penelitian ini gunakan larutan dekstran pada

berbagai berat molekul (Mw) pada konsentrasi 200 mg/L yang difiltrasi pada pelbagai tekanan

operasi, yaitu 1, 3 dan 5 bar. Eksperimen ini dibagi kepada dua bagian. Pertama dilakukan filtrasi

larutan-larutan di atas seperti yang dilakukan dalam bagian 3.2.1.1, dan fluks masing-masing

larutan dihitung berdasarkan kepada persamaan (1). Bagian kedua melakukan eksperimen rejeksi

membran terhadap masing-masing larutan tersebut. Larutan permeat yang diperoleh pada

eksperimen bagian pertama ditampung untuk dianalisis. Absorbansi larutan umpan dalam sel

sebelum dan setelah eksperimen dan permeat yang diperoleh dianalisa menggunakan UV pada λ

maksimum 489 nm (Dubois et al. 1956) dan nilai ini diubah kepada nilai konsentrasi menggunakan

kurva kalibrasi. Koefisien rejeksi membran dihitung dengan menggunakan persamaan:

R = 1 – Cp/Cf (2)

6

dimana R merupakan koefisien rejeksi membran, Cp dan Cf masing-masing adalah konsentrasi

dekstran pada permeat dan larutan feed. Nilai MWCO membran diperoleh dengan mengalurkan

nilai R terhadap log Mw dektran. Ukuran pori membran dapat dihitung dengan menggunakan

model Donnan Steric Partition Pore Model (DSPM) (Bowen & Mohammad 1998).

3.2.2.3. Analisis struktur

Struktur membran serat berongga ditentukan dengan menggunakan alat spektrofotometer FTIR.

Spektrum FTIR membran komposit dicatat antara 4000 dan 450 cm-1 pada spektrometer infra

merah Bio-Rad FTS 165. Sampel dicampurkan dengan KBr dan dibuat dalam bentuk pelet,

diletakkan pada pemegang sampel dan kemudian dicacat. Sampel diimbas sebanyak 18 kali

dengan hasil setiap 2 cm-1 pada jangkauan bilangan gelombang antara 4000 – 450 cm-1.

3.2.2.4. Analisis morfologi

Untuk mengamati permukaan dan penampang lintang membran, digunakan mikroskop elektron

scanning (Scanning Electron Microscopy, SEM) dengan perbesaran 200x, 1500x, 5000x dan

20.000x, menggunakan perbedaan tegangan 8 kV – 15 kV. Sampel membran yang digunakan bagi

tujuan analisis SEM dalam penelitian ini dipatahkan dalam nitrogen cair kemudian dilapisi dengan

paladium (Pd) selama 15 menit.

3.2.3. Pengujian pemisahan dan pemekatan enzim

Eksperimen pemisahan dan pemurnian enzim -amilase dilakukan dengan menggunakan suspensi sel

mikroorganisme yang diperoleh dari Laboratorium Teknologi Enzim, Kelompok Keahlian Biokimia

FMIPA ITB. Suspensi tersebut kemudian dilewatkan pada membran sebagai larutan umpan dengan

menggunakan tekanan 1-5 bar pada pH dan suhu tertentu. Larutan yang keluar kemudian ditampung

dan diukur volumenya pada waktu tertentu. Konsentrasi enzim ditentukan dengan menggunakan

spektrofotometer UV/Vis. Dalam penelitian ini akan dipelajari pengaruh pH suspensi terhadap

koefisien rejeksi membran (R). Koefisien rejeksi membran dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan (2).

3.2.4. Pengujian aktifitas dan konsentrasi enzim

3.2.4.1. Pengujian aktifitas enzim

Larutan enzim -amilase ditambahkan larutan substrat pati 0,1% (w/w) sebanyak 30 mL selama 30

menit dan diinkubasi pada suhu 50 oC. Setiap 5 menit, substrat diambil sebanyak 100 L dengan

pipet eppendorf kemudian ditempatkan ke dalam tabung mikro dan ditambahkan HCl 1M sebanyak

25 L, 50 μL KI/I2 dan diaduk dengan mengunakan vortex. Setelah itu ditambahkan larutan buffer

fosfat pH 7 sebanyak 825 μL dan diaduk kembali. Campuran larutan kemudian diukur dengan

menggunakan spektrofotometer UV/Vis pada = 600 nm. Larutan blanko yaitu 25 μL HCL 1 M, 50 μL

KI/I2 dan 925 μL larutan buffer fosfat pH 7.

7

Kurva larutan pati dibuat dari pati larut air pada berbagai konsentrasi 0,01; 0,02; 0,03; 0,04 dan 0,05

% dalam 30 mL. Masukkan masing-masing 100 μL larutan pati kedalam kuvet. Tambahkan 25 μL

HCL 1 M, 50 μL KI/I2 dan 825 μL larutan buffer fosfat pH 7.

3.2.4.2. Penentuan konsentrasi enzim

Konsentrasi enzim -amilase yang dipekatkan ditentukan dari perbedaan konsentrasi enzim sebelum

dipekatkan dan setelah dipekatkan melalui membran. Jumlah protein ditentukan melalui metoda

Lowry.

4. DAFTAR PUSTAKA

Bailey, S.M., Meagher, M.M. (1997), Crossflow microfiltration of recombinant Escherichia coli after high pressure homogenization, Biotechnology and Bioengineering, 56, 304-310. Bailey, S.M., Meagher, M.M. (2000), Separation of soluble protein from inclusion bodies in Escherichia coli lysate using crossflow microfiltration, Journal of Membrane Science, 166, 137-146. Becker, T., Ogez, J.R., Builder, S.E. (1983), Downstream processing of proteins, Biotechnology Advance, 1, 247-261. Bowen, W.R., Mohammad, A.W. (1998), Diafiltration by nanofiltration: prediction and optimization, AIChE Journal, 44 (8), 1799-1812. Clark, M.M., Jucker, C. (1996), Diffusion and partitioning of humic acid in a hydrofobic UF membrane, Proceeding of the American Chemical Society, 212th Meeting, ENVR Part 1. Devi, M.K., Banu, A.R., Gnanaprabhal, G.R., Pradeep, B.V., Palaniswamy, M. (2008), Purification, characterization of alkaline protease enzyme from native isolate Aspergillus niger and its compatibility with commercial detergents, Indian Journal of Science and Technology, 1 (7), 1-6.

Dorin, G., Thomson, J., Hanisch, W. (1990), Fractination of recombinant tumor necrosis factor using hydrophobic and hydrophilic membranes, Biotechnology Progress, 6, 494-497. Dubois, M., Gilles, K.A., Hamilton, J.K., Rebers, P.A, Smith, F. (1956), Calorimetric method for determination of sugars and related substances, Analitical Chemistry, 28, 350-361.

Fischer, B., Sumner, I., Goodenough, P. (1993), Isolation, renaturation, and formation of disulfide bonds of eukaryotic proteins expressed in Escherichia coli as inclusion bodies, Biotechnology and Bioengineering, 41, 3-13. Hart, R.A., Lester, P.M., Reifsnyder, D.H., Ogez, J.R., Builder, S.E. (1994), Large scale, in situ isolation of periplasmic IGF-1 from E. coli, Biotechnology, 12, 1113-1117.

Kroner, K.H., Schutte, H., Hustedt, H., Kula, M. (1984), Cross flow filtration in downstream processing of enzymes, Process Biochemistry, 19, 67-74. Meagher, M.M., Bartlett, R.T., Rai, V.R., Khan, F.R. (1994), The extraction of rIL-2 inclusion bodies from Escherichia coli using cross-flow filtration, Biotechnology and Bioengineering, 43, 969-977. Vakhlu, J., Kour, A. (2006), Yeast lipases: enzyme purification, biochemical properties and gene cloning, Electronic Journal of Biotechnology, 9 (1), 69-85.

Walsh, G. (2002), Proteins Biochemistry and Biotechnology, John Wiley & Sons, England.

8

5. INDIKATOR KEBERHASILAN (TARGET CAPAIAN)

6. JADWAL PELAKSANAAN

Bulan ke- No. Kegiatan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Studi pustaka X X X X X X X X X X 2 Persiapan alat dan bahan kimia X X X 3 Disain modul membran X 4 Karakterisasi modul membran:

Permeabilitas air Penentuan MWCO Analisis struktur Analisis morfologi

X

X X

X

5 Pemisahan dan pemekatan enzim X X 6 Pengujian aktifitas dan konsentrasi

enzim: Pengujian aktifitas Konsentrasi enzim

X X

7 Penyusunan laporan X X 8 Persiapan publikasi X X

No. Indikator Keberhasilan Deskripsi

1.

Keluaran (output) Hasil Riset Mohon mengacu kepada ketentuan target keluaran untuk masing-masing kategori riset Desentralisasi DIKTI 2013.

Publikasi pada Jurnal Internasional IF>0,5 (1 buah) Publikasi pada Prosiding Konferensi Internasional Terindeks (1 buah)

2. Dampak (outcome) Hasil Riset

Dampak kedalam: Lancarnya penelitian dan selesai tepat

waktu mahasiswa program sarjana dilingkungan KK Kimia Analitik disamping secara substansi dapat melengkapi kemampuan/keterampilan dibidang biokimia.

Dampak keluar: Penguasaan teknik-teknik dan kemampuan

seperti diusulkan dalam proposal dapat dijadikan selling point untuk kerjasama antar KK dan dengan instansi lain.

Dapat memberikan penyelesaian dalam usaha untuk mengurangkan berbagai keterbatasan dalam proses pemisahan dan pemekatan enzim, terutama dari aspek efisiensi pemisahan maupun dari aspek ekonomis

3. Keterlibatan Mahasiswa S1, S2, S3 1 orang mahasiswa S2

4. Pembinaan peer -

5. Networking nasional dan internasional -

9

7. PETA JALAN (ROAD MAP) RISET

Tujuan jangka panjang dari kegiatan riset inovatif sintesis bahan baku zat aktif dan eksipien di

Pusat Penelitian Pangan, Kesehatan dan Obat-obatan (PKO) adalah optimalisasi dan peningkatan

efisiensi produksi enzim hidrolitik yang terkait dengan produk pangan, obat-obatan dan kesehatan

(Gambar 1). Untuk mencapai tujuan ini, dalam pelaksanaannya PP PKO membagi kegiatan riset

tersebut kepada tiga bagian, yaitu bagian hulu, tengah dan hilir. Pekerjaan riset di hulu yang

menjadi jantung dari industri enzim tersebut meliputi: isolasi dan pengidentifikasian mikroba atau

organisme khas Indonesia penghasil enzim hidrolitik, kloning, manipulasi dan karakterisasi gen

yang menjadikan enzim-enzim bernilai ekonomi dari koleksi kultur yang dimiliki, pengembangan

sistem sel pengekspresi enzim dengan kualitas dan kuantitas yang baik dan cocok untuk diterapkan

di industri, karakterisasi sumber substrat alami pada tumbuhan untuk enzim hidrolitik dan

karakterisasi/manipulasi gen penginduksi peningkatan pembentukan substrat pada tumbuhan.

Pekerjaan riset di bagian tengah meliputi karaterisasi sifat fisikokimia enzim-enzim khas untuk

kebutuhan pasar, pengembangan bahan baku produksi enzim, pencarian dan pengembangan

teknologi pemisahan dan pemurnian enzim, pengembangan teknologi pemekatan dan penyetabilan

produk enzim, dan pengembangan produksi substrat alami bagi enzim hidrolitik. Pekerjaan riset

bagian tengah ini juga mencakup pengembangan fermentor atau bioreaktor berkapasitas 20–100

liter. Pada bagian hilir riset dilakukan pengembangan teknologi produksi enzim industri dengan

menggunakan fermentor atau bioreaktor berkapasitas 5000 liter, produksi enzim golongan

karbohidrase, golongan protease, golongan lipase dan teknologi produksi substrat yang alami.

Penelitian yang diajukan ini merupakan salah satu bagian dari road map Pusat Penelitian PKO yaitu

pada bagian pengembangan teknologi pemisahan dan pemurnian enzim. Untuk mewujudkan

tujuan dari road map riset tersebut, maka penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap/bagian,

yaitu: proses mendisain modul membran, mengkarakterisasi modul membran yang dihasilkan,

pengujian membran dalam proses pemisahan dan pemekatan enzim serta pengujian aktifitas dan

konsentrasi enzim setelah proses pemisahan dan pemekatan.

10

Gambar 1. Road map PP PKO bagian riset produksi enzim yang terkait dengan

produk pangan, obat dan kesehatan

MICROBA / PLANT SCIENCE - RESEARCH - ACTIVITIES (2011-2013)

UTILIZATION -RESEARCH ACTIVITIES

(2012-2016)

MARKET - RESEARCH ACTIVITIES (2014-?)

PROCESSING - RESEARCH ACTIVITIES

(2013-2014) Output: proses/produk/teknologi

Output: proses/produk/teknologi

Output: proses/produk/teknologi

R & D

TECHNOLOGY

PRODUCT

MARKET

• Karaterisasi sifat fisikokimia enzim-enzim khas untuk kebutuhan pasar;

• Pengembangan bahan baku produksi enzim;

• Pencarian dan pengembangan teknologi pemisahan dan pemurnian enzim;

• Pengembangan teknologi pemekatan dan penyetabilan produk enzim

• Pengembangan produksi substrat alami bagi enzim hidrolitik

• Teknologi produksi enzim industri menggunakan fermentor atau bioreaktor

• Produk golongan karbohidrase

• Produk golongan protease • Produk golongan lipase • Teknologi produksi substrat

alami

Produki enzim hidrolitik

• Isolasi dan identifikasi mikroba penghasil enzim hidrolitik.

• Kloning & manipulasi/karakterisasi gen

• Pengembangan sistem sel ekspresi tinggi yang cocok untuk diterapkan di industri

• Karakterisasi sumber substrat alami pada tumbuhan untuk enzim hidrolitik.

• Manipulasi./karakterisasi gen penginduksi peningkatan pembentukan substrat pada tumbuhan

11

8. USULAN BIAYA RISET

a. Belanja pegawai

No. Pelaksana Kegiatan Jumlah Orang

Honor per Jam

Jumlah Jam/Bulan

Jumlah Bulan/Tahun

Jumlah Biaya (Rp)

1. Peneliti Utama 1 27.500 40 10 11.000.000 2. Anggota Peneliti 2 15.000 40 10 12.000.000 3. Asisten Peneliti - - - - 0 4. Teknisi 1 10.000 40 10 4.000.000

Jumlah total biaya honor (Rp) 27.000.000

b. Belanja barang habis

No. Barang Habis/Bahan Volume Satuan Biaya Satuan (Rp)

Jumlah Biaya (Rp)

1. Membran serat berongga PE 200 buah 5.000.000 5.000.000 2. Asam klorida 1 L 725.000 725.000 3. Dekstran 05 kD 100 g 3.725.000 3.725.000 4. Dekstran 10 kD 100 g 3.255.000 3.255.000 5. Dekstran 15 kD 100 g 4.225.000 4.225.000 6. Dekstran 40 kD 100 g 4.750.000 4.750.000 7. Kalium iodida 250 mL 2.175.000 2.175.000 8. Reagen buret 1 L 4.235.000 4.235.000 9. Bufer fosfat 1 L 2.525.000 2.525.000 10. Pompa peristaltik 2 buah 7.550.000 15.100.000 10. Printer 1 buah 3.250.000 3.250.000

Jumlah total biaya barang (Rp) 48.965.000

c. Belanja jasa Honor pihak ketiga non PNS ITB dan ITB-BHMN atau asisten mahasiswa

No. Pelaksana Kegiatan Jumlah Orang

Honor per Jam

Jumlah Jam/Bulan

Jumlah Bulan/Tahun

Jumlah Biaya (Rp)

1. Asisten - - - - 0 2. Mahasiswa 1 10 60 10 6.000.000 3. Tenaga penunjang - - - - 0

Jumlah total biaya honor (Rp) 6.000.000

Perjalanan

No. Tujuan Volume Biaya Satuan (Rp) Jumlah Biaya (Rp)

1. Pekanbaru 1 5.000.000 5.000.000 2. 3.

Jumlah total biaya perjalanan (Rp) 5.000.000

12

Sewa Alat, Jasa Layanan dan Lain-lain

No. Nama Alat/Jasa Layanan Volume Biaya Satuan (Rp) Jumlah Biaya (Rp)

1. Analisis FTIR 1 250.000 250.000 2. Analisis UV/Vis 10 100.000 1.000.000 2. Analisis SEM 4 350.000 1.400.000 3. Publikasi 1 10.000.000 10.000.000

Jumlah total biaya sewa alat, jasa layanan, dll. (Rp) 12.650.000

13

9. CV TIM PENELITI

Peneliti Utama

Identitas Peneliti Nama Lengkap : Dr. Muhammad Ali Zulfikar

Tempat/tanggal lahir : Pekanbaru, 21 Desember, 1971

Jenis Kelamin : Laki-laki

Alamat Rumah : Jl. Dago Pojok 92C - Bandung 40135

Telp. : 022-2512905

Fax. : 022-2504154

e-mail : zulfikar@chem.itb.ac.id

Alamat Kantor : Jl. Ganesa No. 10

Kota : Bandung Kode Pos : 40132

Telepon : 022-2502103 x 1308

Faksimile : 022-2504154

Riwayat Pendidikan Formal:

Tahun Perguruan Tinggi Bidang Gelar

1991-1996 Institut Teknologi Bandung Kimia Sarjana

1997-1999 Institut Teknologi Bandung Kimia Analitik Magister

2002-2006 National University of Malaysia Teknik Kimia Doktor

Riwayat Pendidikan Informal:

Tahun Aktivitas Tempat

1996 – 1997 English Course Bandung

1997 Laboratory Assessment Training Bandung

1999 France Course Bandung

Oct 2005 Separation Technology Workshop Wiesbaden - Germany

Riwayat Pekerjaan:

Tahun Aktivitas

1997-skrg Staf Pengajar Program Studi Kimia – ITB

1998-1999 Staf Pengajar Jurusan Teknik Industri – UNWIM Bandung

2002-2005 Research Assistant at Department of Chemical Engineering – NUM

2006-skrg Ketua Laboratorium Kimia Analitik – Program Studi Kimia – FMIPA – ITB

2007-2008 Staf Pengajar Jurusan Teknik Industri – ITENAS Bandung

14

Riwayat Penelitian yang Berhubungan (5 tahun terakhir):

Tahun Aktivitas

2006-2007 Sintesis dan Karakterisasi Membran Hibrid Organik-anorganik Untuk

Pengolahan Limbah Industri Tekstil dan Recovery Senyawa Peptida dari

Industri Pengolahan Ikan

2008-2009 Sintesis dan Karakterisasi Membran Komposit Poly(methyl methacrylate)-

Polystyrene Untuk Pemisahan Bovine Serum Albumin

Keanggotaan Organisasi Profesional:

Tahun Organisasi

1997-skrg Himpunan Kimia Indonesia (HKI)

1999-skrg Komite Akreditasi Nasional (KAN)

2003-skrg Malaysian Electron Microscopy Society

2004-skrg Institute of Malaysian Chemical Engineer

2007-skrg International Water Association (IWA)

Publikasi Ilmiah yang Berhubungan (5 tahun terakhir):

Muhammad Ali Zulfikar, Abdul Wahab Mohammad, Amir Khadum dan Nidal Hilal. Pengaruh Lama Penyerapan dan pH terhadap Fouling Pada Proses Ultrafiltrasi Larutan Protein. Seminar Nasional Biokimia, Kampus UI, Depok, Januari 2008.

Nurrahmi Handayani, Buchari, Deana Wahyuningrum dan Muhammad Ali Zulfikar (2010). Sintesis dan Karakterisasi Poli (etersulfon) dan Poli(etersulfon) ternitrasi sebagai Material Membran untuk Imobilisasi Lipase. Jurnal Kimia Indonesia, 5(1): 716.

Bandung, 22 April 2012

Dr. Muhammad Ali Zulfikar

15

10. LAMPIRAN BUKTI CAPAIAN OUTPUT TAHUN 2010-2011

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25