Transcript Strategi Pengembangan Produk/Proses Bioteknologi dari SDH

Strategi Pengembangan
Produk/Proses
Bioteknologi dari SDH
Perairan
Organisme terpilih
Pengujian kemampuan
Untuk menghasilkan
Produk/proses yang diinginkan
Literatur
Pengetahuan tradisional
Organisme
Mikro/makro
?
Koleksi
yang ada
Organisme
Alam
Mikro : free-living &
Symbiont
Produk/Proses
Bagaimana
mengisolasi
???
Perbaikan genetik
Mutasi
Rekayasa genetika
Oganisme/ekstrak
terpilih
Fraksinasi
Pemurnian
Karakterisasi
Struktur elucidasi
Pengembangan & Optimasi bioproses
Pemilihan media (C,N, mineral,dll)
Pemilihan kondisi lingungan fisik & kimia
(t,pH,salinas,cahaya,oksigen)
Proses terpilih
Pengembangan budidaya
Down stream processing
•Pemanenan
•pemurnian
Formulasi produk
product
Koleksi Dari Alam





Sampel di ambil dan dibersihkan dari kotoran
Dikeringkan sinar matahari
Disimpan dalam pelarut organik (methanol)
Disimpan beku (-20 C)
Informasi
–
–
–
–
–
–
Tempat pengambilan sampel
Letak geografis
Kedalaman
Salinitas, pH
Foto dalam air
Foto diatas air
Isolasi Simbion dari Organisme Laut
Potong sedikit sampel dengan pisau
/gunting secara aseptik
 Masukkan dalam media steril marine broth
dan gliserol ( 1:2)
 Simpan dalam suhu dingin 4 C ,-20 C
 Sampai di Lab. Hancurkan sampel secara
aseptik
 Tumbuhkan pada media agar marine
broth
 Isolasi koloni tunggal yang terbentuk

Mikroorganisme
(Fungi & yeast)
sample
Dicuci dng air laut steril (3x)
Dipotong
(0.5 cm)
Malt extract agar
Malt extract 30 g/L
Peptone 3 g/l
Agar 12 g/l
Air laut 800 ml
pH 5.5 (+HCl)
Potato-carrot agar
Kentang 20g/L
Wortel 20 g/l
Agar 20 g/L
Air laut
Selulose agar
Selulosa 10 g/l
Yeast extract 1 g/l
Agar 15 g/l
Air laut 800 ml
GPY agar
Glucose 1 g/l
Peptone 0.5 g/l
Yeast extract 0.1 g/l
Agar 15 g/l
Air laut 800 ml
Mikroorganism (bacteria)
sample
Dicuci dng air laut steril (3x)
diblender
Diencerkan
10-1 sd 10-4
100 uL
Marine broth agar
(Difco 2216)
30 g/L Na Cl
Marine broth agar
1.5 g/L Na Cl
sample
Mikroalga &
cyanobacteria
Dicuci dng air laut steril (3x)
diblender
Trace element (per L)
H3BO3 2.86 g,
MnCl2.4H2O 1.81 g,
ZnSO4.7H2O 0.222 g,
Na2MoO4.2H2O 0.390 g,
CuSO4.5H2O 79 mg
Co(NO3)2.6H2O 49.4 mg
Dikultivasi pada media (g/L)
NaNO3, 0.75;
K2HPO4.3H2O, 0.002;
MgSO4.7H2O, 0.038;
CaCl2.2H2O, 0.018;
citric acid, 0.003,
ferric ammonium citrate, 0.003;
Na2EDTA, 0.0005;
Na2CO3, 0.02,
seawater, 750 ml
trace
metal solution 1 ml
pH 8.3
Media agar
Marine Organisme
Pengujian kemampuan untuk
menghasilkan produk/proses
Sampel
Ekstraksi
makroorganisme
Ekstraselular
Mikroorganisme
Isolate Mikroba
Ditumbuhkan
pada media
marine broth
Intraselular
Bioassay
Ekstrak
Intra & extra
Mikro& makro
Bioassay
Antimicroba
(antibakteri,antijamur,antialgae, dll)
Cytotoxic
Antitumor/Anticancer
Antivirus
Antidiabet
Anticholesterol
dll
Ekstrak terpilih dari
Organisme terpilih
Sampel
Makroorganisme
Diblender
Maserasi 24 jam
dengan aseton
Filtrasi
Filtrat 1
Evaporasi
Ekstrak
1
Residu
Maserasi 24 jam
dengan metanol
Filtrasi
Residu
Filtrat 2
Evaporasi
Ekstrak 2
Total ekstrak
kasar
Sampel
makroorganisme
Maserasi 24 jam
dengan kloroform
Filtrasi
Filtrat I
Residu
Maserasi 24 jam
dengan etil asetat
Eveporasi
Ekstrak 1
Filtrasi
Filtrat II
Residu
Evaporasi
Maserasi 24 jam
dengan metanol
Ekstrak 2
Filtrasi
Filtrat III
Evaporasi
Ekstrak 3
Residu
Mikroorganism
Centrifuge/penyaringan
Filtrat
Extracellular product
Ektraksi
Methanol:ethyl acetate
1:2
Sel
Intracellular product
Pemecahan sel:
Kimia,Enzim,Fisik
Centrifuge/penyaringan
Filtrat
SCREENING BAHAN AKTIF
DARI SUMBER DAYA HAYATI
PERAIRAN






Screening : menapis/memilih organism
berdasarkan kemampuannya untuk
menghasilkan bahan tertentuyang biasa
disebut metabolit Bahan aktif
(bioactive/biologically active compound) :
bahan/substansi /metabolit yang memiliki
aktivitas biologis
Metabolit : bahan/substansi yang dihasilkan
oleh organisms
Metabolit : Primer & sekunder
Primer : yang dihasilkan bersamaan dengan
tumbuhnya organisms (growth associated
product)
Sekunder : yang dihasilkan ketika organisms
sudah memasuki fase stasioner (non-growth
associated product)
Contoh : antimikroba, antioksidan,
anticancer/tumor, enzim inhibitor, fungisida,
insektisida, dll
Screening Program
Memproduksi bahan

Ektraksi
Karakteristik screening
– Jumlah organisme sangat
banyak dengan taksonomi yang
berbeda, memiliki sifat fisiologis
yang berbeda
– Mekanisme pembentukan bahan
aktif belum diketahui (primer
atau sekunder ?)
– Faktor yang mempengrahui
pembentukan bahan aktif belum
diketahui (faktor nutrisi, fisikokimia)
– Sifat kimia bahan aktif belum
diketahui (kestabilan dan faktor
yang mempengaruhi)
Deteksi metabolit
Antioxidant



Free radicals (radikal bebas) adalah atom atau
molekul yang memiliki elektron tak berpasangan
Free radicals dihasilkan sebagai hasil samping
metabolisme normal
Free radicals sangat merusak :
–
–
–
–

cell membranes,
proteins,
Lipids,
DNA
Akumulasi kerusakan oksidatif terjadi dengan
bertambahnya umur dan berperan penting dalam
berbagai penyakit generatif (e.g. cancer,
cardiovascular disease, immune system decline
etc)


How are free radicals formed?
– Mostly by biochemical redox reactions
involving oxygen, which occur as part of
normal cell metabolism.
– May also be initiated by exposure to gamma
radiation, UV light, environmental pollutants,
cigarette smoke.
Antioxidant : enzim atau molekul kecil yang
berfungsi untuk detoksifikasi dan netralisasi
radikal bebas
Pertahanan antioxidant secara enzimatis
SOD
H2O2 + O2
2O2* + 2H+
CAT
2H2O + O2
2H2O2
GPx
H2O2 + 2GSH
H2O + GSSG
Antioxidant assay

Pengujian ekstrak sebagai antioksidan : Nitro Blue
Tetrazolium (NBT) assay (Sun et al., 1988; Chung et al.,
2004)
– kemampuan ekstrak untuk menangkap radikal bebas
superoksida yang terbentuk melalui reaksi enzimatis
xanthine dengan xanthine oxidase (XO) dibandingkan
dengan kontrol (tanpa ekstrak)
– Aktivitas antioksidant diukur melalui derajat penghambatan
pembentukan warna pada panjang gelombang 560 nm
Xanthine Oxidase
Xanthine
O* + NBT
Asam urat + O*
Produk berwarna biru ungu
(yang dapat diukur intensitasnya
pada 560 nm)