UNIVERSITI PUTRA MALAYSIA
PENYEKATGERAKAN BAKTERIA UNTUK PENGHASILAN LIPASE
ZAINOHA BINTI ZAKARIA
FSAS 1993 3
PENYEKATGERAKAN BAKTERIA UNTUK PENGHASILAN LIPASE.
oleh
ZAINOHA BINTI ZAKARIA
Tesis Dikemukakan kepada Universiti Pertanian Malaysia Sebagai Memenuhi Syarat untuk
Mendapat Ijazah Master Sains di Fakulti Sains dan Pengajian Alam Sekitar,
Universiti Pertanian Malaysia.
Mac 1 9 9 3
PBNGHARGAAN
Segala pu j i -pu j ian bagi Allah s. w. t. yang te lah
memberikan kekuatan untuk Dlenyempurnakan penyelidikan
dan tesis ini.
Ribuan terima kasih kepada Prof. Madya Dr. Che
Nyonya Abdul Razak dan Prof. Madya Dr. Abu Bakar Salleh
di atas segala bimbingan dan tunjuk ajar yang telah
diberikan.
Ucapan terima kasih juga kepada Prof. Madya Dr.
Kamaruzaman Ampon, Dr. Wan Mohd. Zin Wan Yunus dan Puan
Mahiran Basri yang telah banyak memberikan pandangan
dan nasihat yang berguna untuk penyelidikan ini.
Tidak dilupakan
Bakteriologi. Jabatan
juga rakan-rakan di makmal .
Biokimia dan Mikrobiologi.
Norhayati. Rosiah. Puan Raja Nor Zaleha. Puan Roslina,
Hadi. Yusof, Roslina. Puan Normayati dan eik Ruhaidah
yang turut membantu.
Akhir sekali, terima kasih di atas segala doa dan
sokongan moral yang telah diberikan oleh keluarga yang
di kasihi, Azman, Haniff, Abdul Hadi dan Mohammad Amin.
i i
JADUAL ltANDUNGAN
Muka Surat
PENGHARGAAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i i
S ENARAI JADUAL .................................. vii i
SBNARAI RAJAH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . X1
S ENARAI GAMBAR . • . . . . . . • . . . . . . . . • . . . . . . • • . • . . . . . . xii i
SENARAI SINGKATAN . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . • • . . . . . . . . . xiv
ABSTRAK • • . . • • • • • . . • . . • • . • . . . . . • • . • • . . . • • . • • . • . . • • . xv
ABSTRACT . . . . • . . • • . . . . . . . • . • . . . . . . . . . . . . . . • . . . • • • xv 11
BAB
1 PENGBNALAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 SOROTAN BAHAN BERTULIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Sel Sekatgerak • • • • • • • • • • • • • • • 6
Definisi Sel Sekatgerak . . . . . . . . . . . • . . . . • . 7
Kaedah Sekatgerak Sel . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . 8
Matrik Sekatgerak . . . . . . • . . . . . . . • . • . . • . . . . ll
Sekatgerak Sel dengan Gel Alginat . . . . . . • . . . . . 14
Ciri Gel Alginat ..... . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4
Mekanisme Pembentukan Gel Alginat . . . • • . . • 1 8
Bidang Kajian dan Kegunaannya . . . . . . . . . . . . 2 0
Sekatgerak Sel dengan PHEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6
C i ri P H EMA . • • • . . • . • . • • • • • • . • • • " • • • . • • • • • • 2 6
Mekanisme Pembentukan PHEMA . . . . . . . . . . . . . • 2 8
Bidang Kajian dan Kegunaannya . . . . . . . . . . . 31
i i ;
Sekatgerak Sel dalam PU ... . . . . . . ... . .. . .. . . . . 3 6 Ciri PU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Mekanisme Pembentukan PU ................. 39
Bidang Kajian dan Kegunaannya . . . . . . . . . . . . 4 0
Lipase . .... . ............................ . .... 4 1
Sumber Lipase ..... . . . . . . . . . .. . . . . . ... . . .. . . . . 44
Kegunaan Lipase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 5
3 BAHAN DAN KAEDAH . • • . . . • . • . . . . . . . . . . . . . . . • . . . • 4 8
Bahan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8
Kaedah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0
Pertumbuhan Bakteria Pse udomonas s p . . . . . . 5 0
Media Penghasilan Lipase . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0
Penghasilan Lipase oleh Sel Sekatgerak (AI ginat, PHBMA, PU3 ) .. • • . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0
Pengasaian Aktiviti Lipase . . . . . . . . • . • . . . . 5 1
Sekatgerak Sel dalam Alginat . • . . . . • . . . . . . 5 2
Sekatgerak Sel dalam PHEMA . . . . . . . . . . . . . . . 5 8
Sekatgerak Sel dalam PU . . . . . . . . . . . . .... . . 6 4
Kajian Perbandingan Penghasilan Lipase Antara semua Jenis Sel Sekatgerak . . . . . . . . 6 8
4 BASIL KAJIAN . . . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0
Penghasilan Lipase oleh Sel Sekatgerak Alginat .... . . . .. . .. . ....... . ... 7 0
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kestabilan Manik Alginat . . . .. . . . . . . . . . . . . . 7 0
Paktor-faktor yang Mempengaruhi Penghasilan Lipase oleh Sel Sekatgerak Alginat ... . .. . . . .. . . . . . . . . . ... . 7 9
; v
Ka j i an Pe rband ingan P engh as i l an L i pa s e o l e h S e 1 S e k a t ge r a k dan S e l B e b a s . . . . . . . . . 8 8
Ka j i an K i t a ran S e 1 S e ka t g e r a k A l g ina t . . • . . 8 8
Ka j i an Kebo c o r an S e 1 dari G e l A l g inat . . . . . 9 1
P engha s iian Lipa s e o l e h S e 1 S e ka t g e rak PH EMA . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . 9 3
Ka j i an K e s an Ketoks i kan Monome r HEMA dan Ke s an Suhu Rendah k e atas P e r tumbuhan S e l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
Ka j i an k e a t a s F a k t o r - f a k t o r yang Mempengaruhi P r os e s P en j e r a pan S e 1 ke da 1am PHEMA . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . 9 6
Ka j i an k e a t a s F a k t o r - f a k t o r yang Mempeng a ruhi Pengha s i 1 an L i p a s e o l eh S e 1 S e ka t g e r a k PH EMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 9 9
K e s an K i t a r an S e l S eka t g e r ak PHEMA . . . . . . . 1 0 6
Ka j i an Kebo c o ran S e l D a l am PH EMA . . . . . . . . . l 0 8
P e n g ha s i l a n L i pa s e o l e h S e l S e ka t g e ra k Po l iu r e tana . . . . . . . . . . . . . . . . . • . • • . 1 0 9
Ka j i an k e a t a s F a k t o r - f a k t o r yang Mempenga ruhi P engha s i l an L i pa s e o l eh S e l S e k a t g e r a k Po 1 iu r e t an a . • . . . . . . • • . . . . . 1 0 9
Ka j i an P e rbandingan P engha s i l an L i pa s e o l e h S e 1 S e k a t g e r a k dan S e l B e b a s . . . . . . . . 115
Ka j i an K i t a r an S e l S e katge rak PU3 . . . . . . . . 1 15
Ka j i an K e bo c o r an S e l d a r i PU3 . . . . . . . . . . . . 1 1 9
Ka j i an P e rband ingan Ka edah S e ka t g e ra k P eme r angkapan dan P en j e ra pan M e nggunakan PU3 . . . . . . . . . . . . . . 1 2 0
P e rband ingan P engha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e ka t g e rak A l g ina t , P HEMA dan P U 3 . . . . . . . . l 2 l
P engha s i l an L i p a s e o l eh S e 1 S e k a t g e r a k s e c a r a Kaedah P eme r angkapan . . . . . . . . . . . . . . 1 2 1
v
P engha s i l an L i pa s e o l e h S e l S e ka t g e r ak s e c a r a Ka edah P en j e r a p an . . . . .. . . . . . . . . . . . l 2 2
5 PBRBINCANGAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
P engha s i l an L i pa s e O l e h S e l S e k a t g e rak-A l g in a t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 12 3
Fak t o r - f a k t o r yang Mempenga ru h i K e s t a b i l an Man i k A l g in a t . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Fakt o r - f ak t o r yang Mempen g a ru h i P engha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e ka t g e r a k A l g ina t . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . 128
Ka j i an P e rband ingan P engha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e k a t g e r a k d an S e l B e b a s . . . . . . . 13 5
Ka j i an K i t a r an S e l S e ka t g e r a k A l g in a t . . . 137
Ka j i an K e b o c o ran S e l d a r i G e l A l g ina . . . . 138
P en gha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e k a t g e rak-PH BMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . • . . . . 13 9
K a j i an K e s an K e t oks i kan Monome r HBMA d an K e s an Suhu Rend ah t e r h a d a p P e r tumbuhan S e l . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 13 9
Ka j i an ke a t a s Fakt o r - f a k t o r yang Mempeng a ruhi P ro s e s P en j e r ap an S e l k e d a l am PHBMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1
Kaji an k e a t a s Faktor- f a k t o r yang Mempenga ruh i P engha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e k a t g e r a k-PHEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3
K e s an K i t a r an S e l S e ka t g e r a k PH BMA . . . . . . 14 8
Ka j i an K e bo c o r an S e l d a 1am PHEMA . . . . . . . . 14 9
P engha s i l an L i pa s e o l e h S e l S e k a t g e rak-Po l iu r e t an a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 0
Ka j i an ke a t a s Fa k t o r - f a k t o r yang Mempenga ruh i P engha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e k a t g e r a k - P o l iu r e t ana . . . . . . . . . . . . . . 15 1
vi
K a j ian P e r band ingan P engha s i 1an L i p a s e o 1e h S e 1 S e k a t g e rak dan S e l Beba s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5
Ka j ian K i t a r an S e 1 S ek a t g e r a k PU3 . . • • . . • 1 5 6
Ka j i an Kebo c o r an S e 1 d a r i PU3 . . • . • . . . . . . 1 5 6
Ka j i an P e rbandingan K a e d ah S eka t g e rak P e me rangkapan dan P en j e ra pan . . . .. . . . . . . . 1 5 7
P e r b and ingan Umum Ant a r a Ma t r i k S e ka t g e r a k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 7
P e rband ingan Kaedah s e ka t g e r ak . . . • • • . . • . 158
P e rband ingan P engha s i 1an L i pa s e . . . . • • . • . 1 6 3
6 ICBS IMPULAN . . . . • . • . • • . • . • . • • • . • . • • • • • . • . • . • • • 1 6 6
RUJUKAN • • . . . . • . • . . . . . . • . . . . • . . . . . . • • • . • . • . • • 1 7 1
LAM P IRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 1
V ITA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . 1 9 3
vii
SBNARAI JADUAL
Jadual Muka
Surat
1. Matrik Sekatgerak Se1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2. Kegunaan Mikroorg2nisma Sekatgerak Aiginal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-'.
3. Kesan Monomer ke atas Pertumbuhan Sel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 32
4. Ciri-ciri Prapolimer Uretana . . . . . . . . . . . . . . . . �.37
5. Kegunaan Prapo li mcr unl�k Menyckat g era k S e 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l� 1
6. Penggunaan Lipase dari KuIat . . . . . . . . . . . . . . . . . . �6
7 . Kesan Agen Pengge1an terhadap Kestabilan Manik Alginat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
8. Kesan Penggunaan Ion Sr2+ dan Media tanpa Posfat ke atas Penghasilan Lipase oleh Sel Bebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 7 7
9 . Kesan Saiz Manik Alginat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
10. Penghasilan Lipase oleh S�1 Sekatgerak dan Sel Bebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
11. Kajian Kehocoran Sel dari Manik Alginat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
12. Kesan Ketoksikan Monomer HEMA Han Kesan Suhu Rendah (-780C) terhadap Pertumbuhan Se1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
13. Kesan Kpadaan Pizika1 PHEMA terhadap Penghasi1an Lipas'� . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (n
14. Kesan Sa:i z PHEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
15. Kajian Kebocoran Sel dari :i'HEMA . . . . . . . . . . . . . . 108
v.i i i
1 6. Ke s an P engguna an PU3 dan PU6 ................. 1 1 1
1 7. Ke s an S a il. PU3 ............................... 1 1S
1 8. P engha s i l an L i p a s e o l e h S e l B e b a s dan
'S e l S e k a t ge rak ..................... 1 1 7
1 9. Ka j i an Keb o c o r an S e l d a r i PU3 ................ 1 1 9
20. P e rband ingan Ka edah S e ka t ge r a k PU3 ........... 1 20
2 1. P engha s i l an L i p a s e o l eh S e l S e ka tg e r a k da l am Juml ah Ma t r i k yang s ama . . . . . • . • . . . . . • • . . . • . • • . • • • • . • • • • • . • • 1 2 1
2 2. P enghas i l an L i p a s e o l eh S e l S e ka t g e rak S e c a r a P en j e ra pan . . . . . . . . • . . . . . . . . 1 2 2
2 3. Ka j i an P e rban d i ngan Umum ..................... 1 6 3
2 4. P e r t a l i an Ma s a P engg e l an den gan Kepeka t an SrC 12 .............................. 1 8 2
2 5 . Ke s an Kepeka t an L a rutan A l g inat .............. l 8 3
2 6. Ke s an Kuant i t i Awa l S e l S e katge rak-A l g ina t ... 1 8 4
2 7. Ke s an Kepeka t an S e l S e katge rak da l am Ge l A l g in a t ...................................... 1 8 4
2 8. Ke s an Kadar Gon c angan . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . • • . • 1 8 5
2 9 . Ke s an Ki ta ran S e l S e k a t g e rak-A l g inat ......... 1 8 6
30. Ke s an Ke p e ka t an monome r HEMA • . • . . . • . . . • • . • . . . 1 8 7
3 1. Ke s an Kuant i t i Awa l S e 1 S e ka t g e r a k- P HEMA • . . . . 1 8 8
32. Ke s an Kadar Gon c angan dan P engud a raan ........ 1 8 8
3 3. K e s an Ki ta ran S e l s e ka t g e rak-PH EMA . . . . . . . • . . . 1 8 9
34. Ke s an Kepeka t an S e l da l am PU ................. 1 8 9
"I X
35 . K e s a n Kuan titi Awa l S e l S eka t g e r ak-PU3 . . . . . . . 1 9 0
3 6 . Ke s an Kad a r Go n c a n gan t e rhadap P e ngha sil an Lip a�e o l e h S e l S e k a t g e r a k PU3 . . . 1 9 0
3 7 . Kesan Kit a ran S e l S eka t g e ra k-PU3 . . . . . . . . . . . . . 1 9 1
38 . Jenis Monomer dan P o limer yang b o l e h digunakan un tuk S e ka t g e rak Sina ran . . . . . . . . . . . 1 9 2
x
SBNARAI RAJAH
Rajah Kuka Surat
1 . K a e dah Umum b a gi S e ka t g e r a k S e l . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 . St ruk tur Kimia Nat rium Algin a t . . . . . . . . . . .. . . . . 14
3 . S t ruktur S e kund e r Asid Al ginik . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4 . P r o s e s P e r t uka ran I o n d a l am A l ginat . • . . . . . . . . . 1 9
5 . P emb e nt ukan G e l A l gi na t . . . . . . . • . . . . . . • . . . • . • . . 20
6 . S t ruktur 2 -hid roksietil me t a k ri l a t ( HBMA ) . . . . . 2 9
7 . St ruktur Umum P r apo lime r , PU • . • . . . . . . . . . . . . . . . 3 6
8 . Tindakba 1 a s L e n gkap Lipa s e . . • . . . . • . . . . . . . . . . . • 4 2
9 . Tind akba l a s Memi lih Lip a s e . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . 43
10 . K e s a n Ma s a P e ngg e l a n t e rhadap K e s t abil a n Manik A l gina t ( 3% ) . . . . . . . . . . . . . . . • . 7 8
1 1 . Ke s a n Ke p eka t a n A l gina t t e rhadap Pen ghasi l a n Lip a s e . . . • . • . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . • . 8 0
1 2 . K e s a n Kuantiti Awa l S e l S e ka t g e r a k A l gina t ( 3% ) t e r hadap P engha si l a n Lip a s e . . . . . . 8 2
1 3 . Ke s an Kepeka t a n S e l d a l am G e l A l ginat t e rhadap P e ngha sil an Lip a s e . . . . . . . . . . . 8 4
14 . K e s a n K a d a r Gon c angan t e rhadap P engha s i 1 a n Lip a s e o l eh S e l S eka t ge r ak Al gi na t . . . . . . . . . . . . 8 6
1 5 . Kajian Kit a r a n S e l S e ka t g e rak A l gina t . ( 3 %) . . . . ... . . .. . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . .. . . .... 8 9
16 . Ke s a n Ma s a P e nje ra pan t e rhadap P e ngha sil an Lip a s e . .... . .............. . .......... . .................. . 98
x i
1 7 . K e s an K e p e k a t a n S e l un tuk P r o s e s P en j e r a pan . • 1 0 0
1 8 . Ke s an k e p e ka t a n monome r HEMA t e rhadap P e n gha s i l an L i p a s e o l e h S e l S e ka t g e rak-PHEMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 1 .
1 9 . Ke s an Kuan ti ti Awa l Sel S e k a tg e r a k PHBMA t e rhad a p P e nghasi l a n Lipa s e . . . . . . . . . . . . 1 0 3
20 . K e s a n Kad a r Go n c a ngan t e rhadap P e ng h a s i l a n Lip a s e o l e h S e l S e ka t g e rak-PHEMA . • . . • . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . 1 05
2 1 . K e s an Ki t a r a n S e l S e k a t g e r a k PHBMA . . . . . . . . . . . i0 7
2 2. Ke s a n Kuan t i t i Awa l S e l S ek a t g e r a k P U 3 t e rhadap P e ngha sil a n L i pa s e . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2
2 3 . Ke s an K e peka t an S e l d a l am PU3 • . . . . . . . . . . . • . . . 1 1 4
24 . Ke s an Kad a r Gon c an g an t e rhadap P engha s i l an L i p a s e . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 6
2 5 . Ke s an Kit a ra n S e l S e ka t g e r a k PU3 . . . . . . . . . . . . . 1 1 8
xii
S ENARAI GAM BAR
Gamb a r Muka Surat
1 . K e s a n Ion F o s f a t k e a t a s M a n i k S t r ontium A l gin a t . . . . . . . . . . . . . 7 1
2 . P embe n tukan Ma nik Algina t a t au Se l S ek a t g e r ak A l gina t . . . . . . . • • . . . . . 7 4
3 . P olime r HEMA t e r b e ntuk di d a l am Tabung U j i ( l OOmL ) s e l e p a s P ro s e s Sina r a n Gama da r i 6 0 Co • • • • • • • • • • • . • • • • • • • • • • • • • • • • 9 5
4 . P embe n tukan Bu s a PU3 ( f oam) da l am B i ka r Ke cil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0
xii i
PU
HBMA
P HEMA
HPA
HEA
M-40G
M- 2 3 0G
M-23G
P EG 9
PEG 14
PEG 2 3
PYA
SEM
AR
Tg
ppm
b /i
i /i
E DTA
G - I -P
ATP
'0 Co
UV
S ENARAI S INGKATAN
p o 1iu r etana
2-Hidroksie til me t akri 1 a t
P o li ( 2 -Hid r oksi e ti l me t ak ri l a t )
Hid r oksip ropil ak ril a t
Hid r oksie ti 1 akri l at
M e t oksi t e t r a e ti1ena g liko l me t akri l a t
M e t oksipo 1ie til en a g 1iko l No . 1000 metakri l a t
Me t ok sipo 1ietil e n a g liko l me t a k ri l a t
P o li e ti l e na g liko l No . 4 0 0 dime t akri l a t
P o 1i e ti l e na g 1iko l No . 6 00 d im e t akri l a t
P o lie ti l e n a g liko l No . 1000 dime t akri l a t
p o livinil a l koho 1
mik r o skopi e 1 e kt r o n pengimb a s
g r e d ana lis i s
s uhu k e k a c a ( g l a s s t empe ra t u r e )
pusingan p e r minit
b e r a t pe r isipadu
isipadu p e r isipadu
Eti l enadiaminatetr a a sid a s e tik .
g 1 uko s a - l - f o s f a t
adenosin t ri f o sfa t
koba l t 6 0
ul t r a l emba yung
xiv
Abs t r ak t e sis yang dikemukakan Univ e r siti P e r t anian Mal aysia s e b a g ai untuk me ndapa tkan Ija z a h Ma s t e r S ains .
kepada meme nuhi
P ENYEKATGERAKAN BAKTERIA UNTUK PENGHAS ILAN L I PASE .
Oleh
ZAINOHA BINTI ZAKARI A
Ma c 1 9 9 3
S en a t s ya r a t
P enye l i a P r o f . Madya Dr. Che Nyonya B t . Abdu l Ra z a k .
Paku l t i S ains dan A l aa S e k i t a r .
Tiga J e n 1S po lime r ma t rik ( a l gina t , P HBMA dan P U )
digunakan untuk kajian. s eka t g er a k Ps e udomon a s sp . b a gi
pengha silan lipa s e . Ke s t abil a.n manik a l ginat ( po limer
a8 li ) did a p a ti ber g antung ke pada b e b er ap a f ak t o r
s e p e r ti kehadira n 1 0 n f o s f a t , ma s a p e n g g e l a n , a g e n
pengg e l an , kewu judan g e l embung udar a , s uhu p e n s t eril an
dan c a r a p e nyediaan l a rutan a l gina t e P enghasil a n lip a s e
a d a l a h maksimum ( 6 . 0 U/mL ) a pa bi l a 1 . 5 g b a k t eria yang
dis eka t g e rak ( 2 0% k e p ekatan s e l , b / i ) da l am ma nik
a l gina t ( 3% ( b /i ) , 4mm gar 1 s pus a t ) dikul turkan d a l am
5 0mL media p enghasi l a n lip a s e t anpa f o s f a t pada kad a r
goncangan 200ppm . P engudaraan b o l e h me ningka tkan
pe ngha silan lipa s e t e t api 1a Jamuga mempe r c e pa t ka n
peme cahan manik t er s e but . Ma s a s e p aruh haya t bakt eria
s e ka t g e r a k a l ginat i a l ah 24 ha ri ( 8 ki ta ran da l am
sis t em k e l ompok , 7 2 Jam s a t u kit aran ) . Ke b o c o ran
bakt e ria ad a l ah tinggi pad a 24 jam per t ama .
xv
PH EMA ( po l imer s i n tet i k ) , d i ha s i l kan mel a 1ui p r o se s
s i naran gama pada suhu renda h ( - 7 80 C ) . Ka j i an awa l
menunjukkan b a kter i a meng a l ami kes an ket oks ikan monome r
HEMA yang t i ng g i . O leh i tu b ak te r i a d i seka t gerak sec a r a
penjerapan ke a t a s p o 1 ime r yang t e l a h terben tuk .
Pengha s i 1 an l i pa se ada l a h mak s imum ( 7 . 0 U /mL ) apab i l a
1 . 0 g bakter i a sek a t gerak-HEMA ( 2 0% kepeka t a n monome r
( b / i ) , k iub beruku ran 4x4x2mm ) d i ku l turkan d i da 1 am 5 0
mL med i a pengha s i l an l i pa se pada Kada r gonc angan 2 0 0
ppm . Ma s a sepa ruh h a y a t bakte r i a seka t gerak PHEMA i a l a h
sel ama 2 0 h a r i ( 1 0 k i t a r a n d a l am s i s tem ke l ompok , 48
Jam s a tu k i t a r an ) . Keb o c o r a n bakte r i a ber kur angan
berband i n g den gan a l g i na t .
Busa PU3 ( po l ime r s i n te t i k ) , terbentuk dengan mudah
d i d a l am keadaan ber a kua s . Pengha s i l a n l i pa se ada l ah
maks imum ( 8 . 2 U /mL ) a p ab i l a 1 . 0 g b ak te r i a seka t ge r ak
PU3 ( 0 . 6 g sel diseka t gerak da l am 0 . 5 g PU3 ) yang
berben tuk k iub beruku r a n 4x4x3mm d i ku l turkan di da l am
SOmL med i a peng ha s i l a n l i pa se pada kad a r gonc angan
200 ppm . Ma s a sepa ruh haya t bakter i a sek a t gerak PU i a lah
sel ama 3 0 ha r i ( 1 0 kit a r an d a l am sLs tem kel ompok , 7 2
jam s a tu k i t a r an ) . Keb o c o r a n bakte r i a berkurangan
berband i n g den gan a l g i n a t tet a p i s ama dengan PHEMA .
x vi
Abs t r a c t 0.£ t h e sis submi t t e d t o t h e Sen a t e o f Un i v e r s i t i P e r t a n i a n Ma l a y s i a i n f u l f i l lmen t o f the r equ i r e me n t s f o r t h e d e g r e e of Ma s t e r o f S c i e n c e.
IMMO B I L I ZATI ON O F BACTERIA F OR THE PRODUCT ION O F L I PASE
By
ZAINOHA BINTI Z AKARI A
Ma r c h 19 9 3
Cha i r p e r s on: As s o c . P r o f . Dr . Ch e Nyonya B i n t i Abdu l Razak
Pa cu l t y : Pacu l t y o f S c i e n c e and Env i r onme n t a l S tud i e s
Thre e t y p e s o f po l yme r ma t r i c e s ( a l g i n a t e , PHEMA and
PU3 ) w e r e u s e d to i mmob i" l i z e a Ps eudomona s sp . f o r
l i pa s e p roduc t i o n . T h e s t ab i l i t y o f a l g i n a t e g e l b e a d s
w a s f ound t o b e a f f e c t ed b y the p r e s e n c e o f pho s p h a t e
i ons , cur i ng t i me , g e l l i n g a g e n t , p r e s en c e o f a i r
bubb l e s , s t e r i l i z a t i on t emp e r a tu r e and t he p r e pa r a t i on
of a l g i n a t e s o lu t i o n . L i p a s e p r o du c t i o n w a s ma x i mum
( 6 . 0 U /mL ) when 1 . Sg o f 3 % a l g i n a t e - i mmob i l i z ed
b a c t e r i a ( 2 % c e l l c o n c e n t r a t i o n , w / v , b e ad s � z e 4 mm
d i ame t e r ) w e r e c u l t u r e d i n 5 0mL phos pha t e f r e e me d i a a t
2 0 0 rpm . Ae ra t i o n e n ha n c e d p r o du c t i v i t y but ha s t e n e d
ru ptur i n g o f the b e a d s . I t s ha l f l i f e w a s 2 4 d a y s ( 8
c y c l e s o f a 7 2 hou r s b a t c h s ys t em ) . L e akage o f c e l l was
h i gh dur i n g the f i r s t 2 4 hour s .
x v; ;
PHEMA ( s ynthe t i c p o l yme r ) was p o l yme r i z ed by gamma
rad i a t i on a t l ow t emp e r a t u r e ( - 7 80 C ) . P r e l i m i n a r y
s t ud i e s s howed t h a t t h e monome r wa s t o x i c t o t h e
ba c t e r ia . H e n c e . t h e b a c t e r i a w a s immob i l i z e d b y p o s t
po l yme r i s a t ion me thod . L i pa s e p r oduc t i on was ma x imum
( 7 . 0 U/mL ) when 1 . 0 g of 2 0 % PHEMA- i mmo b i l i z e d c e l l
( cub e s o f S 1 z e . 4 x 4 x 2mm) we r e cu l tu r ed i n 5 0mL o f
l i p a s e produc t i on me d i a at 2 0 0 r pm . I t s ha l f l i f e wa s 2 0
d a y s ( 1 0 cy c l e s o f a 4 8 hou r s b a t c h s y s t em ) . C e l l
l eakage in P HEMA wa s l e s s comp a r e d t o a l g i na t e .
PU fo am was e a s i l y f o rmed i n an aqueous cond i t i on .
P rodu c t i on wa s ma x i mum ( 8 . 0 U/mL ) whe n 1 . 0 g o f 4 x4 x3mm
cub e s o f PU3-immo b i l i z ed ba c t e r i a ( 0 . 6 g c e l l
immob i l i z ed i n 0 . 5 g PU3 ) we r e u s e d and c u l t u r e d i n 5 0mL
o f l i p a s e p r oduc t i on med i a a t 2 0 0 r pm . I t s ha l f l i f e was
30 days ( 10 c y c l e s of a 72 hou r s b a t c h s y s t e m ) and c e l l
l e akage 1n PU 3 wa s low e r compa r e d t o alg i nate but
s imi l a r to P HEMA .
Xviii
BAB 1
P ENGBNALAN
Ma l a y s i a ada 1 a h s e buah n e ga r a yang kaya d e ngan bahan
mentah s e p e r ti minyak ke 1 apa s awit , kayu b a l a k. g e t ah ,
l ogam b i j i h dan p e t r o l eum . Keka yaan sumb e r a l am i n i
membo 1 e hkan Ma l a y s i a memp e r c e pa t ka n 1 a g i w aw a s annya k e
ar ah memb e n t uk s e buah n e g a r a yang membangun me n c a p a i
tahun 2 0 2 0 . An t a r a bidang yang mend a p a t keut ama an d a l am
" I ndus t r i a l Ma s t e r P l an ( I MP ) " i a l ah pe nuka ran bahan
me ntah k e pada h a s i 1 e k s p o r t yang b e rmutu t i n g g i . I n i
meme r l ukan kema hiran t e kno l o g i d a n ka j i an k e a ra h
pempr o s e s an b a h a n m e n t a h ama t l ah d i g a l akkan .
Salah s a tu e k s p o r t ut ama n e g a r a i a l ah mi nyak k e 1apa
s awi t . M i ny a k s aw i t mempuny a i p elb a ga i k e gunaaan . As i d
l emak yang d i ha s i 1 kan d a r i h i d r o 1i s i s mi nyak s aw i t
d i gunakan untuk mempro s e s g e t ah. membua t s abun dan
l i 1 i n . P r o s e s ini di j a 1 ankan me l a lui t i ndakb a l a s kimia
yang d imangk i nkan o l eh p e ma n gk i n i n o r g a n i k. yang
b i a s a nya meme r l ukan keadaan yang e k s t r i m . P enggunaan
en z im s e bagai p ema ngk i n b o l e h menga t a s i
ke l emahan pema ngk in in o r g a nik . P e nggunaan
banyak
e nZlm di
d a l am t i nda kba 1 a s bio 1 o g i me rupakan s a t u kaedah yang
b e rpo t e n si d a l am pempro s e s a n min yak s aw i t s e r t a has i1an
tumbuh-tumbuhan lain (Chib a t a. 19 7 8 ) .
1
2
P e rkembangan t e kn i k s ek a t g e rak e nZ 1 m pada akh i r
t ahun 7 0 an me rupakan s a tu p e r k embangan yang b a i k dan
s e s ua1 un tuk k e gunaan i ndus t r i ( Ch i b a t a e t a 1 . , 1 9 8 7 :
B u c k e, 1 9 8 7) . Enzim sete l ah ditu lenkan d a r i sumb e rnya ,
d i s e ka t g e rakkan d i
s ebaga i p e ma n g k i n
t e r t e n t u . M e n g i ku t
d a l am po l ime r p o r o s d a n d i gunakan
s e ka t g e r a k di d a l am t i nda kba l a s
l a po r an , e n z i m s eka t g e rak l e b i h
s t ab i l t e rh a d a p p e l a ru t o r'ga n ik d a n muda h d i gunakan
d a l am p r o s e s k i t a ra n yang b e r pa n j a ngan ( Ch i ba t a e t a 1 . ,
1 9 8 7 ) .
E n z im b o l eh memangki nkan banyak t i ndakba l a s k imia.
B e rbe z a d engan p emangk i n i n o r g an i k , e n z im b o l e h
b e r t i nd a k d a l am k e ad a a n t i ndakba l a s y a n g s e d e r hana d a n
mempunya i c i r i k e s p e s i f i kan yang t i ng g i ( Chibata ,
1 9 7 8 ) . E n z im yang did a p a t i d a r i m i k r o o r g a n i sma ama t
s e s u a i d i gunakan d a l am indus t r i k e rana , 1 ) ko s
penge l ua r a nn y a mu r a h , 2) keadaan p e ngha s i l an enz im
t i d a k t e r i ka t k e p a d a ma s a dan mus im, 3) ma s a
penghas i l a nnya s i n gk a t dan 4 ) s enang dio l ahkan un tuk
p e ngha s i l a n s e c a r a b e s a r-b e s a ra n ( Ch i ba t a, 1 9 7 8 ).
Namun b e g i tu, p e nggunaan e n z im d a l am b i dang i ndus t r i
ma s i h agak t e rhad b e rband i ng d engan p e n ggunaan bahan
i n o rgan i k yang b e r t i nd a k s ebaga i pemangk i n d a l am
3
t i ndakba l a s t e rtentu . In i ada lah k e r ana e n z im kur ang
s t a b i l da l am keadaan yang k e t e r1a1uan
p enggun aan p e l a rut o r ga n i k dan suhu yang
s e p e r t i
t in g g i
s e r t a kos penge1ua ran b a g i s e t engah enZ1m s e pe r t i
l i p a s e ma s i h 1a g i t ingg i . S ek i r anya , en z im hendak
d i gunakan s e c a r a me luas d i b i dang indust r i , e n z im yang
l eb i h stab i l s e r t a s i stem p e ngha s i l a n e n z imnya yang
lebih b e rk e s a n p e r l u d i ka j i .
P a d a awa l tahun 80an pu l a , mikroo rgani sma b e r j a y a
d i s e katg e ra kkan . K i n i , e n z im t i dak pe r l u d itul e nkan
da r i s e l nya ma lah ia t e ru s b e r fung s i d a l am keadaan
t e r s e katg e r a k di d a l am s e l nya s e nd i r i. S e j ak 19 7 9 ,
pe lbag a i t ekn i k s e ka t g e r a k
b e rk e s a n te l ahpun d i l a p o rkan
Fukus h ima e t a 1 . , 19 7 8 ) .
s e l yang mena r i k dan
(Kumaku r a et a 1 . , 1 9 7 9 ;
Pada h a r i i n i p en ggunaan s i s t em s e l s e katg e rak t e l a h
be rkembang d e n gan p e s a t nya t e rutama d a l am p r o s e s
p e ng e l u a r a n p e l baga i p r oduk s e p e rt i ant i b i o t ik , bahan
organ i k , as id aml.no , ste r o i d , has i 1 tenu s u , gl uko s a ,
dan S1rup f rukt o s a . Ka j i an s e katge rak s e l t e l a h
me n j ad i bahan u t ama b a g i b a n y a k k e r t a s " r ev i ew" t e r k i n i
s e p e rti Bu cke , ( 1 9 8 7 ) , Tamp i on dan Tamp i on ( 1 9 8 7 ) dan
Sc ott ( 1 9 8 7 ) .
i s t imewa . Da l am
S e l s eka t ge rak mempuny a i c i r i - c i r i
s i stem t i nd a kba l a s bio l o g i s e c a r a
4
t r ad i s iona l , s e l m i k roorgani sma d i kul turkan s e bagai
inokulum un tuk
m i k roorgan i s ma
d i gunakan
d i b i a rkan
d a l am
h i dup
f e rmentor .
s eh i ngga
S e l
dapat
mengha s i l kan p roduk yang ma k s i mum . S e l e p a s p e ngha s i lan
yang p e r tama , s e l akan menga l am i
t i dak bol e h d i gunakan l a g i
f a s a kema t i a n
( Tram pe r ,
dan
19 8 9 ) .
S e ba 1 i knya , da 1 am s i s tem s e 1 s ek a t g e r a k , j um l a h , s e 1
yang s ama d i s e ka t g e r akkan dan 1anya bo 1 eh d i gunakan
b e ru 1 ang ka l i s ama ada d a 1 am s i s t em ke 1ompok a t au
s e 1 a n j a r dan s e 1 s e ka t ge rak i n i juga d a p a t mengha s i 1 kan
kuan t i t i p roduk yang 1 eb i h t i n ggi ( L i n ko e t a l . , 19 8 8 ) .
S e takat 1 n 1 , b e 1um 1 a g i d i ket emu i 1 a poran m e ngena i
pros e s pengha s i 1 an l i pa s e o l e h s e 1 s e ka t g e r ak . P ros e s
f e rme n t a s i t rad i s ion a 1 ma s i h d i gunakan untuk
mengha s i l kan l i pa s e s e c ara kome r s i a 1 d a r i Ps eudomona s
fragi , Al c a l igenes sp . , Chromo ba cteri um
Rhizopus delema r , Aspergillus niger
cyl i n dri c ea ( S z t a j e r et a 1 . , 19 8 8 ) .
dan
vi s co s um,
Ca n d i da
P enggunaan
d i manfaa tkan
s e l l i po l i s i s s e ka t g e r ak bol e h
untuk da l am dua k e adaan i a i tu 1 )
mengha s i 1kan l i pa s e s e cara kua nt i t a t i f b a g i keguna an
5
i ndust r i atau , 2 ) untuk d i guna t e rus s e baga i p emangki n
d a l am t i ndakba l as bahan be rminyak d a n l emak me nggunakan
s i s t em p e l ar ut organ i k ( B r i nk et 81 . , 1 9 8 8 : F uku i dan
Tanaka , 1 9 8 2 ) . Ka j i an i n i t e r tumpu k e p a d a keadaan untuk
penghasi l an l i pase s e c a r a kuant i t a t i f .
O l e h yang demiki an , ob j e k t i f ka j i a n i n i :
a ) Menge na l past i t ekn i k- t e kn i k s e ka t g e r ak bakt e r i a yang
s esua1 un tuk p e nggunaan da l am p e ngha s i l a n l i pase.
b ) Ka j i an p engopt imuman dan p e rband i n g a n anta r a t e kn i k
t e kn i k yang d i kena l pa s t i.
BAB 2
SOROTAN BAHAN BBRTULIS
S e l S eka t g e rak
P e rkembangan b i dang b i o t e kn o l o g i kebe l akangan i n i
t e l a h men c e t u s m i n a t yang menda l am d a l am bid;ang
t e kno l o g i e n z im dan s e l . Kebanyakan ka j i an d i l akukan
untuk memp e r t i n gkatkan ke s t a b i l a n e n z im dan s e l s e r ta
penggunaannya di p e r i ngkat i ndus t r i . Ant a r a t ekn i k ba ru
yang d i p e r ke n a l kan pada akh i r tahun 7 0an i a l ah s i s t e.
s e ka t g e rak s e l ( Ch i b a t a dan T o s a , 1 9 7 6 ; J a c k dan Z a j i c ,
1 9 7 7 , Brode l i us et al. 1 9 7 9 ) . Pada tahun 1 9 7 3 , Chibata
et al. ( 1 9 7 9 ) me l a porkan p e n g gunaan p e r t ama s i s t em
s e ka t g e rak s e l d i dun i a da l am i ndus t r i . S i s t em s e l
s ekatge rak
a s p a r t i k .
i n i d i gunakan untuk p e n gha s i l a n a s id
Ant a r a keba i ka n s e l s eka t g e rak b e rband i n g d e ngan
s i s t em s e l bebas i a l a h : a) 1a bo l e h d i gunakan da l am
pros e s yang b e r t e ru s a n tanpa menga l ami p e n y ingki ran
s e l , b ) i a bo l e h d i k i ta rkan s e car a ke l ompok ke rana
penga s i ngan s e l s e ka t g e rak d a r i med i a ada l a h mudah , c )
akt i v i t i e n z im d a l am s e l s ek a t g e rak d i dapa t i l eb i h
s t abi l d a n mempunya i haya t akt i v i t i yang l e b i h l aaa
ke rana e n z i m d i l i ndung i o l e h s e l nya , d ) i a dapat
6