Kelompok 11 Etri Dian Kamila
Osvaldo Sahat Raifan
Sri Dwi Ariyani
Praktikum Unit Operasi Bioproses II Bioreaktor Reaksi Enzimatik
Tujuan
Melakukan rekayasa reaksi enzimatis menggunakan bioreaktor Mengamati perilaku reaksi pembentukan produk dalam
bioreaktor
Teori Dasar Bioreaktor
Suatu unit alat yang digunakan untuk melangsungkan proses biokimia dari suatu bahan baku menjadi produk yang diinginkan, dimana prosesnya dikatalisis oleh enzim-enzim mikrobial atau isolat enzim murni.
Didesain dengan memperhatikan kondisi biologis gen hayati untuk menjaga kelangsungan aktivitasnya (laju pembentukan produk dan selektivitasnya)
Parameter yg Dikontrol
Suhu
pH
oksigen terlarut
bahan baku dan nutrisi
Komponen dalam Bioreaktor Teori Dasar
Tipe-Tipe Bioreaktor Teori Dasar
1 2 3
Enzim Teori Dasar
Enzim adalah molekul protein yang kompleks yang di hasilkan oleh sel hidup yang berfungsi sebagai katalisator dalam berbagai proses kimia di dalam tubuh makhluk hidup. Sebagai katalisator, enzim tidak ikut bereaksi tetapi hanya mempercepat proses reaksi.
Sifat-Sifat Enzim Teori Dasar
Biokatalisator Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, karena reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang
Thermolabil Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim)
Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah
Bekerjanya spesifik
Cara Kerja Enzim Teori Dasar
Lock and Key Induced Fit
Kinetika Enzim Teori Dasar
Reaksi hidrolisis trigliserida memproduksi 1 molekul gliserol dan 3 molekul asam lemak
Enzim lipase mengkatalis pemotongan ikatan ester pada triasilgliserol dengan mengkonsumsi molekul air, yang disebut hidrolisis
- HIDROLISIS MINYAK -
Kinetika Enzim Teori Dasar
Alat dan Bahan
gelas beaker 100 mL spatula pipet tetes kaca arloji
corong kaca pH meter labu ukur 50 mL 0.3402 g KH2PO4 0.4355 g K2HPO4
Pembuatan Larutan Buffer pH 7.0 [0.05 M]
Alat dan Bahan
Pembuatan Larutan Enzim Lipase
25 mg Candida rugosa lipase Magnetic Stirrer Pengaduk Magnet
Spatula Gelas Beker Labu Ukur
Alat dan Bahan
Biokatalisis dalam Bioreaktor
Bioreaktor Labu Ukur Pipet Volumetrik Minyak Goreng
Prosedur
Pembuatan larutan buffer
Pre heating minyak 37C
Pembuatan enzim lipase
Eksperimen hirolisis
Analisis kandungan asam
lemak bebas Data titrasi
Prosedur
Pembuatan Larutan Buffer pH 7.0 [0.05 M]
Menyiapkan 50 ml labu
ukur
Menimbang 0,3402 gr KH2PO4
Menimbang 0,4355 gr K2HPO4
Melarutkan keduanya dengan
aquades 50ml
Prosedur
Menimbang 25 mg Candida rugosa lipase
Memasukkan Candida rugosa ke dalam beaker
Menambahkan 25 ml phosphate buffer
Melarutkan enzim menggunakan magnetic
stirrer
Mencatat konsentrasi larutan (mg/mL)
Pembuatan Larutan Enzim Lipase
Prosedur
Eksperimen Hidrolisis
Menyiapkan shaker
Memasukan 25 mL larutan enzim ke dalam 100 mL minyak yang
telah dipanaskan
Menempatkan campuran enzim dan minyak dalam
shaker
Mengatur kecepatan shaker
Mengambil sample t=0 dari 10 gr minyak yang
belum dipanaskan
Mengambil sample minyak dari shaker t=10,20,40, dan 60
sebanyak 10 gr
Prosedur
Uji Kandungan Asam Lemak Bebas
Menguji kandungan asam lemak bebas dari sample
t=0,10,20,40,60
Menambahkan 50 mL etanol ke dalam masing-
masing sample
Menambhakan 3 tetes inkator PP ke dalam setiap
sample
Melakukan titrasi dengan KOH 0,1 N hingga
terbentuk warna merah muda
Mencatat volume KOH yang digunakan
Data Pengamatan Pembuatan Larutan Buffer pH 7.0 [0.05 M]
Komposisi Massa (gr) K2HPO4 0.4355
KH2PO4 0.3405
Pembuatan Larutan Enzim Lipase
Keterangan Nilai Massa C. rugosa (mg) 25
Volume Buffer Fosfat (mL) 25 Konsentrasi Larutan Enzim (mg/ml) 1
Volume Titrasi KOH
t (menit) Volume KOH (Liter)
0 0.00046
10 0.00062
20 0.00069
40 0.0008
60 0.00083
Data Pengamatan
Pengolahan Data Kurva CFFA (mol) vs t (menit)
Berdasarkan persamaan dibawah ini:
Dapat disimpulkan bahwa mol KOH adalah sebesar 0.1 mol/liter. Dan karena
Maka besar nilai mol FFA:
t (menit) mol FFA (mol) 0 0.000046
10 0.000062 20 0.000069 40 0.00008 60 0.000083
Pengolahan Data Kurva CFFA (mol) vs t (menit)
y = 6E-07x + 5E-05 R = 0.8696
0
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
0.0001
0 20 40 60 80
mol
FFA
(mol
)
t (menit)
Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu
Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu
Linear (Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu )
Pengolahan Data Kurva Derajat Hidrolisis (%) vs t (menit)
t (menit) CFFA (mol/lt)
0 0.004232
10 0.005704
20 0.006348
40 0.00736
60 0.007636
Pengolahan Data
t (menit) % hidrolisis 0 0
10 34.78 20 50.00 40 73.91 60 80.43
Kurva Derajat Hidrolisis (%) vs t (menit)
Pengolahan Data Kurva Derajat Hidrolisis (%) vs t (menit)
y = 1.2556x + 15.18 R = 0.8696
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80
Dera
jat H
idro
lisis
t (menit)
Derajat Hidrolisis vs Waktu
Derajat Hidrolisis vs Waktu
Linear (Derajat Hidrolisis vs Waktu)
Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu
Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu
Kondisi : t=0
CT=CTo
Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu
t (menit) CFFA (mol/lt) ln(CFFAt/CFFA0)
0 0.004232 0
10 0.005704 0.298492989
20 0.006348 0.405465108
40 0.00736 0.553385238
60 0.007636 0.590199211
Pengolahan Data Model Kinetika Irreversible Orde Satu
Berdasarkan grafik diketahui: y = 0.0089x + 0.1386 k = gradien = 0.089
y = 0.0089x + 0.1386 R = 0.812
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0 20 40 60 80
ln(C
FFAt
/CFF
A0)
t (menit)
ln(CFFA/CFFAo) vs Waktu
ln(CFFA/CFFAo) vs Waktu
Linear (ln(CFFA/CFFAo) vs Waktu)
Pengolahan Data Derajat Hidrolisis Model Menghitung derajat hidrolisis pada t= 45 dan 180 menit dengan model yang telah dibuat.
Pengolahan Data Derajat Hidrolisis Model Menghitung derajat hidrolisis pada t= 45 dan 180 menit dengan model yang telah dibuat.
Percobaan Analisis
0.4369 gr K2HPO4
0.3455 gr KH2PO4
Untuk menjaga pH tetap netral yaitu sekitar pH 6-8 yang merupakan pH optimum dari Candida Rugosa lipase
- PEMBUATAN LARUTAN BUFFER -
Percobaan Analisis
25 mg Candida rugosa lipase
+ 25 mL buffer
Enzim Lipase memiliki peran sebagai katalis pada reaksi
hidrolisis trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak
Candida Rugosa dihomogenkan menggunakan magnetic stirrer hingga tidak terlihat lagi sisa serbuk enzim.
- PEMBUATAN LARUTAN ENZIM LIPASE -
Percobaan Analisis - HIDROLISIS MINYAK MENGGUNAKAN ENZIM LIPASE C. RUGOSA -
Minyak Pre-heating 37 oC Memasukkan enzim
dan minyak kedalam bioreaktor
Dilakukan agitasi 0,5 Hz
Enzim memutus ikatan ester pada
minyak
terbentuk asam lemak bebas dan
gliserol
Ambil sampel t=0, t=10, t=20, t=40
dan t=60
mempercepat reaksi hidrolisis minyak, yaitu untuk membantu terjadinya kontak antara bahan dengan
enzim
Percobaan Analisis - ANALISIS KANDUNGAN ASAM LEMAK BEBAS -
10 ml sampel minyak
50 ml etanol 3 tetes PP
Titrasi dengan KOH 0,1 M hingga berwarna merah muda
Kadar minyak yang terhidrolisis???
Perhitungan & Grafik Analisis Perhitungan Kandungan FFA
Produk (FFA) yang terbentuk semakin banyak dari waktu ke waktu (dalam mol)
y = 6E-07x + 5E-05 R = 0.8696
0
0.00002
0.00004
0.00006
0.00008
0.0001
0 20 40 60 80 m
ol FF
A (m
ol)
t (menit)
Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu
Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu
Linear (Jumlah Mol Free Fatty Acid vs Waktu )
t (menit) mol FFA (mol) 0 0.000046
10 0.000062 20 0.000069 40 0.00008 60 0.000083
Perhitungan & Grafik Analisis Perhitungan Kandungan FFA
Konsentrasi (mendekati) linier terhadap waktu
Hal ini berarti terjadi proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak bebas dengan order 1
t (menit) CFFA (mol/lt) ln(CFFAt/CFFA0) 0 0.004232 0
10 0.005704 0.298492989 20 0.006348 0.405465108 40 0.00736 0.553385238 60 0.007636 0.590199211
Analisis
Perhitungan % Derajat Hidrolisis
Perhitungan & Grafik Derajat hidrolisis merupakan persentase asam lemak tidak bebas yang terhidrolisis dan menunjukkan presentase FFA yang telah terkonversi Semakin lama kontak antara enzim dan minyak, semakin meningkat pula derajat hidrolisis minyak
Hubungan mendekati linear
Kesalahan Analisis
Kesalahan penimbangan semua bahan yang akan digunakan. Penimbangan tidak menghasilkan angka yang sesuai yang terdapat pada modul. Semakin besar beda angka perbedaan, semakin besar hasil penimbangan massa ini mempengaruhi hasil perhitungan.
Proses pelarutan lipase yang tidak merata. Jika dilihat lebih jelas, di dalam larutan lipase masih terdapat serbuk serbuk tipis lipase yang tidak terlarut secara sempurna di dalam pelarutnya. Hal ini akan menyebabkan proses konversi berjalan tidak sempurna (100% dihasilkan FFA).
Kesalahan saat titrasi, buret yang digunakan bocor sehingga volume yang tercatat sebagai selalu berlebihan mengakibatkan data tidak akurat.
Kesimpulan
Proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak bebas merupakan reaksi orde 1 Semakin lama kontak antara enzim dan minyak, derajat hidrolisis semakin meningkat.
Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 37Slide Number 38Slide Number 39Slide Number 40