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