IMMOBILIZATION

IMMOBILISASI

Imobilisasi enzim adalah suatu enzim yang dilekatkan pada suatu bahan yang inert dan tidak larut seperti sodium alginate. Dengan sistem ini, enzim dapat lebih tahan terhadap perubahan kondisi seperti pH atau temperatur. Sistem ini juga membantu enzim berada di tempat tertentu selama berlangsungnya reaksi sehingga memudahkan proses pemisahan dan memungkinkan untuk dipakai lagi di reaksi lain.

Ada beberapa hal yang dapat membariskan (lined up) untuk mempertahankan imobilisasi enzim. Imobilisasi dapat mengendalian perpanjangan reaksi; menyederhanakan proses downstream (karena biokatalis mudah direcover dan digunakan kembali), aliran produk jelas dari biokatalis; operasi kontinyu (atau operasi batch) dan memungkinkan otomatisasi proses serta meminimalkan inhibisi substrat. Seiring dengan ini, immobilisasi mencegah denaturasi oleh otolisis atau pelarut organik, dan dapat membawa thermal, stabilisasi operasional dan penyimpanan, dengan ketentuan bahwa immobilisasi yang cukup.
Pada prosedur imobilisasi, persyaratan sanitasi harus dipertimbangkan. Peningkatan stabilitas termal, memungkinkan untuk operasi reaktor rutin di atas 60 ◦ C meminimalkan risiko pertumbuhan mikroba, maka menyebabkan risiko lebih rendah pertumbuhan bakteri dan kurang persyaratan sanitasi menuntut, karena kurangnya kebutuhan pembersihan reaktor tersebut.
Imobilisasi dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu, mikroenkapsulasi,  dan cross-linking agregat enzim (menghasilkan makromolekul carrier-bebas). Kedepannya, terdapat alternatif untuk ikatan penyebar enzim pada porsi yang besar dari material noncatalitik. Hal ini dapat diperhitungkan sekitar 90% atau lebih dari 99% dari total massa biocatalysts, sehingga membutuhkan waktu yang rendah.

Mikroenkapsulasi, dimana enzim yang terkandung dalam struktur tertentu. Hal ini dapat  berupa jaringan polimer dari polimer organik, sebuah perangkat seperti membran serat berongga atau mikrokapsul suatu. Seluruh proses imobilisasi  dilakukan in-situ. Jaringan polimer terbentuk di enzim. Namun jaringan dapat digunakan ketika inti dan lapisan batas (s) terbuat dari bahan yang berbeda, yaitu, alginat dan poli-L-lysin.

Flavourzyme, (protease jamur / kompleks peptidase) terperangkap dalam alginat kalsium, k-karaginan, gellan, dan fraksi-lebur lemak tinggi lemak susu, secara efektif digunakan dalam pematangan keju. Ini termasuk kekuranagn distribusi enzim, hasil berkurang dan keju berkualitas rendah, sebagian berasal proteolitik yang berlebihan dan kontaminasi whey. Kompleks enzim dilepaskan secara terkendali karena tekanan diterapkan selama dadih keju.
Manik-manik alginat Kalsium juga digunakan untuk melumpuhkan glukosa isomerase dan α-amilase untuk hidrolisis pati untuk whey. Dalam pekerjaan terakhir, penulis mengamati bahwa peningkatan konsentrasi CaCl2 dan natrium alginat untuk 4% dan 3%, masing-masing, kebocoran enzim diminimalkan (satu kelemahan umum hidrogel) sementara memungkinkan untuk aktivitas tinggi dan stabilitas. inulinase alginat-terperangkap juga digunakan untuk hidrolisis sukrosa
Kerja terbaru di aplikasi tertentu telah menggunakan laktase sebagai model enzim dan berfokus pada optimasi dan karakterisasi sistem imobilisasi berbasis liposom. Jika biocatalysts berbasis liposom digunakan dalam proses di bawah terus beroperasi, pemisahan biokatalis harus terintegrasi. Setelah konsumsi, vesikula terganggu dalam perut dengan adanya garam empedu, sehingga degradasi in-situ laktosa. Enzim Koktail yaitu, Flavourzyme, protease bakteri dan Palatase M (persiapan lipase komersial), yang bergerak dalam liposom dan berhasil digunakan untuk mempercepat pematangan keju cheddar.
Penahanan dalam sebuah filtrasi-ultra (UF) membran memungkinkan enzim untuk tampil di lingkungan yang penuh cairan, maka, dengan kehilangan sedikit (jika ada) dari aktivitas katalitik. Namun, membran masih menyajikan batas untuk perpindahan massa keseluruhan substrat / produk dan molekul enzim rentan untuk berinteraksi dengan bahan membran. Fitur ini ditingkatkan bersama dengan sifat hidrofobik membran, maka membran immobilisasi dalam perangkat mungkin memiliki beberapa sifat serap.

Tabel 4: Sebuah karakterisasi umum metode imobilisasi

 

Metode Imobilisasi

Parameter

Covalent

Carrier Binding Ionic

Adsorpsi

CLEAs, CLECs

Mikroencapsulasi

Aktivitas

High

High

Low

Moderate/ high

High

Jarak aplikasi

low

Moderate

Moderate

Low

Moderate/ high

Efisiensi

low

Moderate

High

Moderate

Moderate

Biaya

low

Low

High

Moderate

Low

Preparasi

Mudah

Mudah

Sulit

Moderate

Moderat/sulit

Spesifikasi substrate

Tdk bisa diganti

Tdk bisa diganti

Tdk bisa diganti

Tdk bisa diganti

Tdk bisa diganti

regenerasi

Posible

Posible

imposible

imposible

imposible

Di sisi lain, desorpsi dapat diubah menjadi keuntungan jika dilakukan di bawah secara terkendali, karena memungkinkan mempercepat penghapusan enzim menghabiskan dan penggantian dengan enzim segar. Ikatan Kovalen adalah bentuk terkuat dari enzim menghubungkan ke sebuah dukungan yang solid. Ini melibatkan situs kimia reaktif protein seperti kelompok amino, gugus karboksil, dan residu tirosin fenol, kelompok sulfhidril, atau kelompok imidazol dari histidin. Contohnya meliputi imobilisasi dari α-amilase, glukoamilase ke bagas teroksidasi kering, ke polyglutaraldehydeactivated gelatin, atau ke berpori dari dimetakrilat kopolimer etilena glikol dan metakrilat glisidil melalui bagian karbohidrat enzim.
Dalam hal ini metodologi untuk imobilisasi, sorot harus diberikan kepada pengenalan dari komersial support (yaitu, Eupergit, Sepabeads) dengan kepadatan tinggi gugus epoksida ditujukan lampiran multipoint, biasanya dengan kelompok ε-amino dari lisin. Metodologi ini telah digunakan untuk imobilisasi dari glycosyltransferases siklodekstrin untuk glyoxylagarose mendukung untuk produksi siklodekstrin.

Ikatan Ion ke carrier melibatkan interaksi kelompok negatif atau bermuatan positif dari carrier dengan residu asam amino dibebankan pada molekul enzim. Interaksi ionik mungkin disukai jika kebocoran enzim tidak masalah, karena memungkinkan untuk regenerasi dukungan, tidak seperti immobilisasi dengan mengikat kovalen. Ion-exchanger resin yang mendukung khas untuk ion mengikat; di antara mereka adalah turunan dari polisakarida cross-linked, yaitu, karboksimetil-(CM-) selulosa, CMSepharose, dietilaminoetil-(DEAE-) selulosa, DEAESephadex, aminoethyl kuartener anion tukar-(QAE ) selulosa, QAE-dekstran, QAE-Sephadex.

Molekul enzim dapat dimodifikasi secara kimia atau rekayasa genetika untuk meningkatkan efisiensi imobilisasi. Carrier free macromolekul dimana merupakan reagent bifungsional digunakan untuk cros link enzim aggregates (CLEAs) atau kristal (CLECs). Penggunaan CLEAs lebih disukai karena kompleksitas yang lebih rendah dari proses tersebut. Di antara mereka adalah sebagai berikut:

-  Imobilisasi dari Pectinex Ultra SP-L, persiapan yang komersial yang mengandung enzim pektinase, xilanase, dan kegiatan selulosa. The biokatalis Clea ditampilkan (30%) pada laju reaksi, maksimal sedikit / rasio, tetapi peningkatan yang signifikan dalam stabilitas, ketika aktivitas pektinase dari biokatalis termobilisasi

-  imobilisasi dari laktase untuk hidrolisis laktosa, di mana, di bawah sama operasional kondisi untuk enzim bebas, Clea monosakarida menghasilkan 78% dalam 12 jam dibandingkan dengan 3,9% dari bentuk bebas

- CLEAs glukoamilase, dibentuk oleh baik glutaraldehid atau diimidates, yaitu, dimethylmalonimidate,dimethylsuccinimidate,dimethylglutarimidate menyebabkan biocatalysts dengan stabilitas termal meningkat dibandingkan dengan bentuk bebas (lebih meningkatkan 2 kali

- CLEAs wild type dan dua levansucrases mutan yang diuji untuk oligosakarida/Levan dan untuk sintesis fructosyl-xyloside. Meskipun aktivitas spesifik dari tiga enzim bebas 1,25-sampai 3 kali lipat lebih tinggi daripada CLEAs yang sesuai, ini ditampilkan 40 – untuk aktivitas tertentu 200-kali lipat lebih tinggi daripada-Eupergit setara C-amobil preparat enzim
- CLECs glukosa isomerase, yang ditujukan untuk konversi glukosa menjadi fruktosa untuk produksi sirup fruktosa jagung yang tinggi.

 

Setiap metode untuk imobilisasi enzim memiliki sifat unik. Oleh karena itu, meskipun potensi imobilisasi untuk meningkatkan kinerja dengan meningkatkan aktivitas enzim, stabilitas, atau spesifisitas, tidak ada pendekatan khusus menangani fitur ini yang berbeda secara bersamaan.

TYPIKAL BIOREAKTOR
bioreaktor tidak seharusnya memiliki ukuran di bawah 0,05 mm, untuk menjaga penurunan tekanan dalam batas yang wajar. Meminimalkan resistensi massa-transfer eksternal dengan tingkat aliran ditingkatkan dapat dipertimbangkan, menyebabkan reaktor fluidized-bed. maka, pressure drop rendah, dan dapat memompa biaya.
Bioconversions dengan enzim bebas dilakukan dalam tangki diaduk. Ketika sendiri, mereka dibatasi ke modus batch, tetapi ketika digabungkan ke setup membran dengan cutoff yang sesuai, mereka dapat diintegrasikan dalam suatu proses berkelanjutan, karena enzim ditolak oleh membran. Untuk mengatasi hal ini, reaktor keranjang dikembangkan, tetapi jarang digunakan, mungkin karena resistensi transfer massa terkait.

KESIMPULAN

Hubungan enzim di dalam pangan dan proses pengolahan pangan sangat erat, namun banyak bukti secara jelas dalam suatu penelitian dalam penggunaan senyawa biologis yang lebih efektif dan bermacam-macam. Kegiatan seperti dapat membuat suatu inovasi terhadap peningkatan biokatalisa, dimana lebih stabil ( suhu dan pH), tidak terkait dengan adanya ion logam dan tidak mudah terpengaruh dengan adanya senyawa penghambat.

Integrasi proses enzim dalam makanan dan pakan merupakan pendekatan mapan yang menunjukkan bahwa upaya penelitian berdedikasi secara konsisten dilakukan untuk membuat aplikasi agen biologi lebih efektif. Desain biocatalysts baru, lebih stabil (untuk suhu dan pH), kurang bergantung pada ion logam dan kurang rentan terhadap agen inhibitor dan kondisi lingkungan agresif, ini adalah relevansi khusus untuk aplikasi di sektor pangan dan pakan, untuk memungkinkan peningkatan performa dalam kondisi operasional yang meminimalkan risiko mikroba kontaminasi.
Di samping dengan strategi ini, yang immobilisasi enzim juga merupakan kunci pendukung untuk rendering protein yang cocok untuk aplikasi industri, sementara secara bersamaan memungkinkan peningkatan fitur katalitik mereka. Sekali lagi, dan meskipun perkembangan yang dibuat dalam bidang ini, masih ada kurangnya aturan yang berlaku dalam metode imobilisasi enzim, Semua strategi baik terisolasi atau lebih baik sesuai terintegrasi telah dipraktekkan di pangan, untuk memperbaiki proses yang ada atau untuk menerapkan yang baru, dengan yang terakhir sering dikombinasikan dengan output dari barang baru, hasil dari aktivitas enzimatik.

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: