PARAMETER METABOLIK DALAM PEMBUATAN PENISILING MAYA SARAH, S.T,M.T. FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Transkripsi

1 PARAMETER METABOLIK DALAM PEMBUATAN PENISILING MAYA SARAH, S.T,M.T. FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Abstrak Penisilin merupakan salah satu produk antibiotik yang meningkat penggunaannya dewasa ini. Peningkatan kebutuhan medis akan pensilin telah membuka peluang bagi pengembangan industri pembuatan penisilin secara komersial yang menuntut peningkatan kualitas dan kuantitas dari penisilin yang dihasilkan. Perbaikan kualitas dan kuantitas penisilin dapat tercapai apabila parameter-parameter metabolik dari proses fermentasi adalah optimum. Righelato (1968), Pirt (1974), serta Rhu dan Hospodka (1977) telah memaparkan hubungan antara produktivitas penisilin dengan variabel fisiologi seperti laju pertumbuhan spesifik. Laju pertumbuhan spesifik kapang Penicillium chrysogenum harus dipertahankan pada kondisi yang optimum agar biosintesa penisilin dapat menghasilkan produk penisilin G yang maksimum. Pembuatan penisilin dipengaruhi juga oleh parameter-parameter metabolik seperti penggunaan sumber karbon, nitrogen, oksigen, phospat, sulfat dan precursor yang mendorong laju produksi maksimum. Parameter-parameter metabolik yang optimum menurut Ryu dan Haspodka untuk mennghasiklan penisilin G yang maksimum adalah sebagai berikut : laju pertumbuhan sel spesifik = jam 1, laju penggunaan karbon spesifik yang dibutuhkan untuk produksi penisilin dan pemeliharaan sel secara berturut-turut adalah 60 mg heksosa/g sel/jam dan 24 mg heksosa/g sel/jam, lalu penggunaan oksigen spesifik = 1,6 mmol O 2 /g sel/jam, sedangkan laju penggunaan nitrogen, phospat, sulfat dan phenylacetic acid spesifik secara berturut-turut adalah 2 mg NH- 3N/g sel/jam, 0,6 mg PO 4 -phosphorus/g sel/jam,2,8 mg SO 4 -sulfur/g sel/jam dan 1,8 mg phenylacetic acid/g sel/jam. PENDAHULUAN Terminologi antibiotik didefinisikan sebagai suatu senyawa organik hasil metabolisme dari mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk menghambat pertumbuhan dan bahkan mematikan mikroorganisme lain akibat aktivitas sejumlah kecil senyawa antibiotik tersebut (Waksman, 1949). Antibiotik memiliki kegunaan yang sangat luas dibidang farmasi dan pertanian dan dibedakan atas antibiotik yang bersifat anti 2002 digitized by USU digital library 1

2 bakteri atau anti mikroba, anti jamur dan anti tumor. Penisilin, tetrasiklin, eritromisin dan streptomisin merupakan contoh-contoh antibiotik yang bersifat anti bakteri Latar Belakang Penisilin merupakan salah satu antibiotik yang paling efektif selama empat dekade ini. Peningkatan kebutuhan medis akan penisilin telah membuka peluang bagi pengembangan industri pembuatan penisilin secara komersial yang menuntut peningkatan kualitas dan kuantitas dari penisilin yang dihasilkan. Perbaikan kualitas dan kuantitas penisilin dapat tercapai apabila parameter-parameter metabolik dari proses fermentasi adalah optimum Perumusan Masalah Beberapa peneliti seperti Righelato (1968), Pirt (1974), serta Rhu dan Hospodka (1977) memaparkan hubungan antara produktivitas penisilin dengan variabel fisiologi seperti laju pertumbuhan spesifik. Laju pertumbuhan spesifik kapang Penicillium chrysogenum harus dipertahankan pada kondisi tertentu agar biosintesa penisilin dapat berlangsung secara optimal. Fermentasi untuk pembuatan penisilin juga sangat dipengaruhi oleh parameter-parameter metabolik seperti laju penggunaan sumber karbon, nitrogen, oksigen, phospat, sulfat dan precursor yang mendorong laju produksi maksimum (Rhu & Hospodka, 1980) Tujuan Karya tulis ini bertujuan untuk mengkaji parameter-parameter metabolik optimum yang dapat diaplikasikan bagi kepentingan peningkatan yield penisilin G dan pengendalian proses fermentasi yang lebih baik. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Penisilin merupakan antibiotik pertama yang ditemukan secara tidak sengaja oleh Alexander Fleming pada tahun Penisilin bersifat non toksik dan merupakan salah satu dari agen anti mikroba yang paling aktif Penisilin Penisilin merupakan campuran asam organik berstruktur komplek yang diisolasi sebagai garam-garam natrium, kalium dan kalsium, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Pensilin dihasilkan selama pertumbuhan dan metabolisme kapang Penicillium notatum dan P. chrysogenum. Kultur yang sama dapat menghasilkan beberapa macam molekul penisilin antara lain penisilin G dan penisilin V (Husein, 1982). Dewasa ini dikenal 5 jenis penisilin hasil proses fermentasi seperti yang tertera pada tabel 2.1 Penisilin G merupakan penisilin yang paling banyak diproduksi secara komersial dewasa ini. Penisilin dapat menjadi non aktif apabila terkena pengaruh panas, sistein, NaOH, penicilinase (enzim yang terdapat dalam banyak bakteri yang dapat merusak penisilin) dan asam hidroklorat, seperti yang terdapat dalam lambung (Husein, 2002 digitized by USU digital library 2

3 1982). Zat lain yang dapat merusak Penisilin antara lain adalah logam-logam berat seperti Cu, Ag, Fe, dan Zn (Poerwodhiredjo, 1983) Biosintesa Penisilin G. Penisilin merupakan produk biosintesa dari α-aminoadipic acid, cysteine dan valine. Asam α-aminoadipic merupakan produk antara dalam biosintesa lysine. Biosintesa ini dimediasi oleh aktivitas 3 buah enzim yaitu ACV-synthetase (ACVS), isopenicillin-n synthase (IPNS) dan acyl-coa : isopenicillin-n acyltransferase (AT) (Christense & Henriksen, 1995). Hasil biosintesa tersebut akan dikondensasikan menjadi tripeptide δ- (α-aminoadipyl) cysteinylvaline. Cincin lactam dan thiaolidine pada senyawa tripeptide δ- (αaminoadipyl) cysteinylvaline kemudian akan menutup, sehingga dihasilkan isopenisilin N. Biosintesa tersebut lalu dilanjutkan dengan pertukaran bagian α-aminoadipyl dari isopenisilin N dengan asam phenylacetic atau asam phenoxyacetic yang akan menghasilkan penisilin G (Hersbach & Beek, 1984). Proses biosintesis penisilin ini diterangkan pada gambar 2.2. Penisilin G dapat dihasilkan melalui 6 rute biosintesis yang berbeda-beda berdasarkan asal α-aminoadipic acid dan cysteine serta bentuk transformasi α- ketobutyrate, seperti yang tercantum pada tabel 2.2. Rute biosintesis penisilin dengan konversi yield maksimum secara teoritis adalah rute dengan recycle α- aminoadipic acid, sedangkan cysteine yang digunakan berasal dari serine Bahan Baku Pembuatan Penisilin Penisilin diproduksi secara komersial dengan menggunakan bahan baku utama berupa glokosa, laktosa, dan cairan rendaman jagung. Mineral-mineral yang digunakan adalah NaNO 3, Na 2 SO 4, CaCO 3, KH 2 PO 4, MgSO 4, 7H 2 O, ZnSO 4, 7H 2 O dan MnSO 4. Untuk meningkatkan yield dan modifikasi tipe penisilin yang akan dihasilkan, maka kedalam media fermentasi ditambahkan juga precursor, misalnya phenylacetic acid yang digunakan untuk memproduksi penisilin G. Secara umum jumlah dan komposisi bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan penisilin G tercantum pada tabel 2.3. Cairan rendaman jagung adalah media fermentasi dasar yang terdiri dari asam amino, polipeptida, asam laktat dan mineral-mineral. Kualitas cairan rendaman jagung sangat bergantung pada derajat pengenceran hingga diperoleh konsentrasi yang diinginkan, sedangkan besarnya jumlah nutrient dan alkali yang ditambahkan kedalam media dasar disesuaikan dengan jumlah media fermentasi dasar ini Deskripsi Proses Pembuatan penisilin Proses fermentasi penisilin didahului oleh tahapan seleksi strain Penicillium chrysogenum pada media agar di laboratorium dan perbanyakan pada tangki seeding. Penicillium chrysogenum yang dihasilkan secara teoritis dapat mencapai konversi yield maksimum sebesar %. Media fermentasi diumpankan ke dalam fermentol pada suasana asam (ph 5,5). Proses fermentasi ini diawali dengan sterilisasi media fermentasi melalui pemanasan dengan steam bertekanan sebesar 15 lb (120 0 C) selama ½ jam. Sterilisasi ini dilanjutkan dengan proses pendinginan fermentol dengan air pendingin yang masuk ke dalam fermentol melalui coil pendingin. Fermentol yang digunakan merupakan 2002 digitized by USU digital library 3

4 fessel vertikal bertekanan yang terbuat dari carbon steel dan dilengkapi dengan coil pemanas, coil pendingin, pengaduk tipe turbin dan sparger yang berfungsi untuk memasukkan udara steril. Saat temperatur mencapai 75 o F (24 o C), media ini diinokulasi pada kondisi aseptik dengan mengumpankan spora-spora kapang Penicillium chrysogenum. Selama proses fermentasi berlangsung dilakukan pengadukan, sementara udara steril dihembuskan melalui sparger kedalam fermentol. Proses fermentasi ini akan berlangsung secara batch terumpani selama jam dengan tekanan operasi 5 15 psig. Temperatur operasi dijaga konstan selama fermentasi penisilin berlangsung dengan cara mensirkulasikan air pendingin melalui coil. Busa-busa yang terbentuk dapat diminimalkan dengan penambahan agen anti-foam. Kapang aerobik dibiarkan tumbuh selama 5 6 hari saat gas CO 2 mulai terbentuk. Ketika penisilin ini dihasilkan jumlahnya telah maksimum, maka cairan hasil fermentasi tersebut didinginkan hingga 28 o F (2 o C), dan diumpankan kedalam rotari vacum filter untuk memisahkan miselia dan penisilin. Miselia akan dibuang, sehingga diperoleh filtrat berupa cairan jernih yang mengandung penisilin. Untuk mendapatkan penisilin yang siap dikomsumsi, maka tahapan dilanjutkan dengan proses ekstraksi dan kristalisasi Pengaruh Faktor Lingkungan Fermentasi pensilin sangat dipengaruhi oleh kondisi operasi proses dan lingkungannya. Faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan dalam proses pembuatan penisilin ini antara lain adalah : Temperatur, ph, Sistem Aerasi, Sistem Pengadukan, Penggunaan zat anti busa, dan upaya pencegahan kontaminasi pada medium Temperatur Fermentasi untuk pembuatan penisilin akan menghasilkan produk yang maksimum apabila temperatur operasi dijaga pada 24 0 C. Temperatur berkaitan erat dengan pertumbuhan mikroorganisme, karena kenaikan temperatur dapat meningkatkan jumlah sel mikroorganisme baru. Apabila temperatur sistem meningkat melebihi temperatur optimumnya, maka produk yang dihasilkan akan berkurang, karena sebagian dari media fermentasi akan digunakan oleh mikroorganisme untuk mempertahankan hidupnya ph Pengaturan ph dilakukan untuk mencegah terjadinya fluktuasi ph sistem. Menurut Moyet dan Coghill kehilangan penisilin dapat terjadi pada ph dibawah 5 atau ph diatas 7,5. PH medium dipengaruhi oleh jenis dan jumlah karbohidrat (glukosa atau laktosa) dan buffer. Karbohidrat akan difermentasi menjadi asam-asam organik. Fermentasi glukosa yang berlangsung cepat akan menurunkan ph, sedangkan laktosa terfermentasi dengan sangat lambat sehingga perubahan ph berlangsung lambat pula. Konsentrasi gula hasil fermentasi ini berfungsi mempertahankan kenaikan ph agar tetap lambat. Larutan buffer dapat digunakan untuk mempertahankan ph sistem. Kalsium karbonat merupakan senyawa yang sering digunakan untuk tujuan ini. Kalsium karbonat mempunyai kemampuan untuk meningkatkan ph sistem saat ditambahkan media fermentasi Sistem Aerasi 2002 digitized by USU digital library 4

5 Aerasi yang cukup merupakan hal penting untuk memaksimalkan penisilin, sebab aerasi dapat menghasilkan oksigen yang dihasilkan oleh kapang Penicillum chrysogenum untuk metabolismenya. Aerasi pada fermento diberikan melalui proses pengadukan atau dengan tekanan sebesar 20 lb/in 2 akan mengurangi penisilin yang dihasilkan Pengadukan Pemilihan jenis pengaduk dan kecepatan pengadukan yang sesuai akan memperbaiki hasil penisilin ketika laju aerasi konstan. Kecepatan pengadukan proses fermentasi umumnya berkisar pada range cm/detik. Pembentukan busa yang berlebihan selama proses fermentasi dapat dieliminasi dengan penambahan tributinit sutrat. Secara umum, busa akan menurunkan ph apabila konsentrasinya terus bertambah Sterilisasi Kontaminasi dapat dihindarkan dengan cara sterilisasi sistem perpipaan, fermentol, dan peralatan lain yang kontak langsung dengan penisilin. Uap panas umumnya digunakn untuk sterilisasi media fermentasi dan peralatan tersebut. Zat anti busa dan udara untuk aerasi juga hasus disterilkan terlebih dahulu sebelum diumpankan kedalam media fermentasi Parameter Metabolik Penisilin dikategorikan sebagai metabolik sekunder yang disintesa oleh kapang Penicillium chrysogenum. Metabolik sekunder adalah hasil metabolisme yang bukan merupakan kebutuhan pokok mikroorganisme untuk hidup dan pertumbuhannya. Tetapi dalam kondisi kritis metabolik sekunder dapat juga berfungsi sebagai nutrien darurat bagi mikroorganisme untuk bertahan hidup. Netabolik ini biasanya disintesis pada akhir siklus pertumbuhan sel mikroorganisme (pada fase idiofase) ketika nutrient sudah mulai habis pada fase ini sel mikroorganisme lebih tahan terhadap keadaan ekstrim seperti temperatur yang terlalu tinggi, radiasi, bahan-bahan kimia dan produk metabolisme sekunder yang dihasilkannya sendiri. Pembentukan produk metabolik dan pertumbuhan sel-sel berhubungan erat dengan penggunaan nutrien dan pengaturan metabolik. Laju pertumbuhan spesifik merupakan salah satu variabel terpenting dalam sistem biologis dan merupakan parameter yang dapat mempengaruhi produktivitas penisilin. Laju pertumbuhan spesifik mikroorganisme dapat dikontrol secara dini oleh parameter-parameter metabolik seperti laju pembentukan produk, laju penggunaan karbon, laju penggunaan oksigen, nitrogen, phospat, sulfat dan precursor phenylacetic acid. Biosintesa penisilin dapat dihambat oleh penggunaan nutrien yang sangat cepat oleh kapang Penicillium chrysogenum seperti fermentasi yang memannfaatkan glukosa sebagai sumber karbon. Untuk itu proses fermentasi untuk pembuatan penisilin menggunakan 2 buah sumber karbon, yaitu glukosa dan laktosa. Glukosa akan dikonsumsi secara cepat oleh kapang Penicillium chrysogenum selama fase tropofase. Setelah glukosa habis, penekanan terhadap penggunaan laktosa menjadi hilang, dan mikroorganisme memasuki idiofase dengan mengkonsumsi laktosa secara lambat digitized by USU digital library 5

6 Pengetahuan mengenai laju suplai nutrien tersebut akan digunakan untuk mendisain proses fermentasi penisilin yang lebih baik dengan minimalisasi jumlah precursor yang digunakan hingga tingkat kebutuhan yang dilanjutkan oleh laju metabolik selular. Pengetahuan tersebut menjadi dasar bagi peningkatan produktivitas proses fermentasi penisilin. BAB 3 PEMBAHASAN Produktivitas dari proses pembuatan penisilin sangat dipengaruhi oleh parameterparameter metaboliknya Ryu dan Hospodka (1980) meneliti hubungan antara laju pertumbuhan spesifik dan laju produksi spesifik penisilin dengan proses batch terumpani. Esperimen tersebut bertujuan untuk menentukan tingkat laju pertumbuhan spesifik yang harus dipertahankan selama proses produksi berlangsung agar produktifitas penisilin maksimum tercapai. Untuk itu dilakukan kajian terhadap laju penggunaan spesifik karbon, nitrogen, phospat, sulfat, precursor yang optimum untuk mendukung laju produksi tersebut Laju Produksi Maksimum Menurut Ryu dan Hospodka, laju produksi spesifik penisilin akan maksimum apabila laju pertumbuhan sel mencapai nilai optimum sebesar 0,015 jam -1 seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1. Proses penggantian fraksi sel tua oleh sel baru hasil biosintesis berlangsung dengan bersamaan laju degenerasi sel yang masih aktif. Hal tersebut menunjukkan bahwa biosintesis penisilin secara langsung berhubungan dengan aktivitas anabolik dan siklus hidup dari sel. Laju pertumbuhan spesifik harus dipertahankan pada nilai optimumnya selama proses fermentasi berlangsung sehingga tidak mengakibatkan peningkatan konsentrasi sel secara berlebihan. Peningkatan tersebut dapat menyebabkan viskositas media fermentasi menjadi tinggi, sehingga terjadi penurunan koefesien (K L a). Apabila kebutuhan oksigen atau laju penggunaan oksigen volumetrik melebihi laju perpindahan oksigen, kondisi sel akan memburuk, sehingga laju pertumbuhan spesifik dari penisilin akan menurun. Hubungan antara laju pertumbuhan spesifik dari penisilin dan konsentrasi sel, laju penggunaan oksigen dan laju perpindahan oksigen tertera pada gambar Laju Penggunaan Senyawa Karbon Peningkatan laju pertumbuhan spesifik akan mengakibatkan peningakatan laju penggunaan senyawa karbon. Semua karbon yang dikomsumsi pada awal fermentasi sebesar 24 mg atau 0,13 mmol ekivalen heksosa (ekivalen/g sel/jam) (BM heksosa = 180) hanya digunakan untuk pemeliharaan sel saja, sedangkan laju pertumbuhan spesifik pada kondisi ini adalah nol seperti yang diilustrasikan gambar 3.3. Harga konstanta yield untuk sumber karbon, Y adalah sebesar 80 mg sel/mmol heksosa atau 450 mg sel/g heksosa. Karena laju pertumbuhan spesifik harus dijaga pada 0,015 jam -1 agar diperoleh laju produksi spesifik yang maksimum, maka laju 2002 digitized by USU digital library 6

7 penggunaan laju spesifik sumber karbon yang optimum adalah 0,33 mmol heksosa/g sel/jam atau 60 mg heksosa/g sel/jam. Nilai ini termasuk laju komsumsi minyak atau sumber karbon lain yang digunakan Laju Penggunaan Oksigen Laju penggunaan spesifik oksigen yang optimum dapat ditentukan berdasarkan hubungan antara laju produksi spesifik dan laju penggunaan oksigen spesifik. Berdasarkan gambar 3.4. maka dibutuhkan laju penggunaan oksigen sebesar 1,6 mmol O 2 /g sel/jam agar laju produksi penisilin menjadi maksimum. Kapang Penisilium chrysogenum juga menentukan oksigen untuk pertumbuhannya sebesar 1,2 mmol O2/g sel/jam untuk mendapatkan laju produksi penisilin yang maksimum. Karena kebutuhan oksigen untuk produktivitas penisilin maksimum lebih besar dari kebutuhan oksigen untuk laju pertumbuhan spesifik, maka biosintesis penisilin menunjukkan energi sebesar 0,4 (= 1,6 1,2) mmol 0 2 /g sel/jam. Dari gambar 3.5. bahwa konstanta yield rata-rata dari oksigen adalah 40 mg sel/mmol O 2 atau 1,1 g sel/g O Laju Penggunaan N,P, Sulfat dan Procesor Laju penggunaan spesifik untuk nitrogen, phospat, sulfat dan phenylacetic acid yang optimum menurut Ryu dan Haspodka secara berturut-turut adalah 2 mg NH 3 -N/g sel/jam, 0,6 mg PO 4 -phosphours/g sel/jam, 2,8 SO 4 -sulfur/g sel/jam dan 1,8 mg phenylacetic acid/g sel/jam. Laju penggunaan spesifik untuk masing-masing spesifik untuk strain Penicillium chrysogenum akan berbeda-beda misalnya muatan dari suatu strain yang memiliki laju produksi penisilin spesifik yang lebih tinggi akan membutuhkan komponen nitrogen, phospat, sulfat dan precursor phenylacetic acid yang lebih banyak pula. Harga yeild, Y, rasio maintenance, M, dan laju pertumbuhan spesifik kritis, µ c, untuk strain Penicillium chrysogenum yang ditentukan berdasarkan eksperimen Ryu dan Hospodka ini ternyata mendekati hasil eksperimen beberapa penelitian terdahulu. Laju penggunaan spesifik dapat digunakan untuk mendisain pengembangan proses fermentasi untuk pembuatan penisilin. Besarnya laju suplai nutrein dan precursor yang optimal tergantung pada laju penggunaan spesifik yang digunakan. Besarnya parameter-parameter metabolik untuk suatu proses dengan konsentrasi sel aktif sebesar 40 g/liter disajikan pada 3.1. Peningkatan produktivitas penisilin yang signifikan untuk proses batch terumpani ini tercapai dalam periode fermentasi sel, 140 hari dan penisilin yang terbentuk adalah sebesar 7,5 unit (U) penisilin/mg sel/jam. Profil konsentrasi tipikal untuk fermentasi penisilin dengan proses batch terumpani yang dikontrol dengan baik diilustrasikan pada gambar digitized by USU digital library 7

8 BAB 4 KESIMPULAN Produktivitas penisilin G sangat dipengaruhi oleh parameter-parameter metabolik seperti laju pembentukan produk, laju penggunaan karbon, oksigen, nitrogen, phospat, sulfat dan precursor phenylacetic acid. Untuk mendapatkan produk penisilin G yang maksimum, maka proses fermentasi harus dilakukan dengan parameter-parameter metabolik yang optimum. Parameterparameter metabolik yang optimum menurut Ryu dan Haspodka adalah sebagai berikut : 1. Laju produksi spesifik penisilin G menjadi maksimum apabila laju pertumbuhan spesifik sel mencapai nilai optimumnya sebesar 0,015 jam Laju penggunaan spesifik karbon optimum yang dibutuhkan : Untuk produksi penisilin yang maksimum = 60 mg heksosa/g sel/jam. Untuk pemeliharaan sel saat produksi penisilin maksimum = 24 mg heksosa/g sel/jam. 3. Laju penggunaan spesifik oksigen optimum untuk mendapatkan laju produksi penisislin G yang maksimum adalah 1,6 mmol O 2 /g sel./jam dengan rincian : Untuk pertumbuhan spesifik = 1,2 mmol O 2 /g sel/jam Untuk pembentukan energi selama biosintesis berlangsung = 0,4 mmol O 2 /g sel/jam. 4. Laju penggunaan spesifik nitrogen, phospat, sulfat dan phenylacetic acid yang optimum untuk mendapatkan laju produksi penisilin G yang maksimum adalah : Laju penggunaan nitrogen optimum = 2 mg NH 3 -N/g sel/jam Laju penggunaan phospat optimum = 0,6 mg PO 4 -phosphorus/g sel/jam Laju penggunaan sulfat optimum = 2,8 mg SO 4 -sulfur/g sel/jam Laju penggunaan precursor phenylacetic acid = 1,8 mg phenylacetic acid/g sel/jam Parameter-parameter metabolik optimum tersebut dapat diaplikasikan untuk kepentingan peningkatan yeild penisilin hingga dihasilkan produk penisilin G yang maksimum dan pengendalian proses fermentasi yang lebih baik digitized by USU digital library 8

9 DAFTAR PUSTAKA Austin, T, Shreve s chemical proces industries, edisi 5, McGraw-Hill Book Co, Singapore Hersbach, G. J.M. van Beek, C.P., van Dijck, P.W.M., Biotechnology of industrial antibiotics. The penicillins : properties, biosynthesis, and fermentation, edisi 1, Marcel Dekker, Inc, New York, Ryu D.D., Hospodka, Quantitative physiology of Penicillium chrysogenum in penicillin fermentation, Biotechnology and Bioengineering, vol XXII, hal , John Wiley and Sons, Jnc, Christensen, L.H., Henriksen,C.M., Nielsen, J., Villadsen, J., Egel-Mitani, M., Continuous cultivation of Penicillium chrysogenum. Growth on glucose and penicillin production, Journal of Biotechnology, vol 42, hal , Henriksen, C.M., Christensen, L.H., Nielsen, J., Villadsen, J., Growth energetics and metabolic fluxes in continuous cultures of Penicillium chrysogenum, Journal of Biotechnology, vol 45, hal , digitized by USU digital library 9

10 Tabel 2.1 Jenis-jenis penisilin hasil proses fermentasi (Diolah dari sumber : Faith, Keyes dan Clark, 1955 dan Judoamidjojo, Darwis dan Sa id, 1992) Gugus R Nama Kimia Nama Trivial BM Aktifitas (unit/mg) C 6 H 6- CH 2-6- (phenyllacetamido) Penisilin G CH 3 CH 2 = CHCH 2-6-(2-hexenamido) penicilin Penisilin F CH 3 (CH 2 )CH 2-6 (hexenamido) penicilin Penisilin dihidro CH 3 (CH 2 )CH 2-6- (heptamamido) penicilin Penisilin K HO - CH 2-6 (p-hydroxyphenlyacetamido) penicilin Penisilin X Tabel 2.3 Komposisi bahan baku umum untuk pembuatan penisilin G (Sumber: Hersbach, Beek dan Dijk, 1984) No Komposisi Jumlah 1 Glukosa 0 10 kg/m 3 2 Laktosa kg/m 3 3 Padatan Cairan Rendaman kg/m 3 Jagung 4 NaNO kg/m 3 5 Na 2 SO kg/m 3 6 CaCO kg/m 3 7 KH 2 PO 4 8 MgSO 4.7H 2 O 9 ZnSO 4. 7H 2 O 10 MnSO 4 11 Precursor : Phenylacetic acid Tabel 3.1 Laju Penggunaan sepsifik suatu mutan strain P. chrysogenum KAIS (Sumber : Ryu dan Haspodka, 1980) Laju umpan Nutrien Laju penggunaan spesifik, Q (µ optimum = 0,015 jam -1) ( optimum = 0,015 jam -1 dan X = 40 g/liter Karbon (basis heksosa) 0, 33 mmol/g sel/jam 13,2 mmol/liter/jam Oksigen 1,6 mmol/g sel/jam 64 mmol/liter/jam (optimum) 1,2 mmol/g sel/jam Nitrogen (basis NH 3 ) 0,2 mg/g sel/jam 80 mg/liter/jam Phospat (basis PO 4 ) 2,8 mg/g sel/jam 24 mg/liter/jam Sulfur (basis SO 4 ) 2 mg/g sel/jam 112 mg/liter/jam Precursor (basis phenylacetic acid) 2 mg/g sel/jam 72 mg/liter/jam digitized by USU digital library 10