Strategi Pengembangan Strategi Pengembangan Produk/Proses Produk/Proses

Bioteknologi dari SDH Bioteknologi dari SDH PerairanPerairan

Produk/Proses

OrganismeMikro/makro

?

LiteraturPengetahuan tradisional

Koleksi yang ada

AlamMikro : free-living &

Symbiont

Organisme

Pengujian kemampuan Untuk menghasilkan

Produk/proses yang diinginkan

Bagaimana mengisolasi

???

Organisme terpilih

Oganisme/ekstrakterpilih

Pengembangan & Optimasi bioprosesPemilihan media (C,N, mineral,dll)Pemilihan kondisi lingungan fisik & kimia(t,pH,salinas,cahaya,oksigen)

Proses terpilih

Perbaikan genetik Mutasi

Rekayasa genetika

Down stream processing•Pemanenan•pemurnian

Formulasi produk

product

Pengembangan budidaya

FraksinasiPemurnianKarakterisasiStruktur elucidasi

Koleksi Dari Alam Koleksi Dari Alam Sampel di ambil dan dibersihkan dari kotoranSampel di ambil dan dibersihkan dari kotoran Dikeringkan sinar matahariDikeringkan sinar matahari Disimpan dalam pelarut organik (methanol)Disimpan dalam pelarut organik (methanol) Disimpan beku (-20 C)Disimpan beku (-20 C) Informasi Informasi

– Tempat pengambilan sampelTempat pengambilan sampel– Letak geografisLetak geografis– KedalamanKedalaman– Salinitas, pHSalinitas, pH– Foto dalam airFoto dalam air– Foto diatas airFoto diatas air

Isolasi Simbion dari Organisme LautIsolasi Simbion dari Organisme Laut Potong sedikit sampel dengan pisau Potong sedikit sampel dengan pisau

/gunting secara aseptik/gunting secara aseptik Masukkan dalam media steril marine broth Masukkan dalam media steril marine broth

dan gliserol ( 1:2)dan gliserol ( 1:2) Simpan dalam suhu dingin 4 C ,-20 CSimpan dalam suhu dingin 4 C ,-20 C Sampai di Lab. Hancurkan sampel secara Sampai di Lab. Hancurkan sampel secara

aseptikaseptik Tumbuhkan pada media agar marine brothTumbuhkan pada media agar marine broth Isolasi koloni tunggal yang terbentukIsolasi koloni tunggal yang terbentuk

Mikroorganisme Mikroorganisme (Fungi & yeast)(Fungi & yeast)sample

Dicuci dng air laut steril (3x)

Dipotong(0.5 cm)

Malt extract agarMalt extract 30 g/LPeptone 3 g/lAgar 12 g/lAir laut 800 mlpH 5.5 (+HCl)

Potato-carrot agarKentang 20g/LWortel 20 g/lAgar 20 g/LAir laut

Selulose agarSelulosa 10 g/lYeast extract 1 g/lAgar 15 g/lAir laut 800 ml

GPY agarGlucose 1 g/lPeptone 0.5 g/lYeast extract 0.1 g/lAgar 15 g/lAir laut 800 ml

Mikroorganism (bacteria)Mikroorganism (bacteria)sample

Dicuci dng air laut steril (3x)

diblender

Marine broth agar (Difco 2216)30 g/L Na Cl

Diencerkan10-1 sd 10-4

100 uL

Marine broth agar1.5 g/L Na Cl

Mikroalga & Mikroalga & cyanobacteriacyanobacteriasample

Dicuci dng air laut steril (3x)

diblender

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 tracemetal solution 1 ml pH 8.3

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

Media agar

Marine OrganismeMarine Organisme

Pengujian kemampuan untuk Pengujian kemampuan untuk menghasilkan produk/prosesmenghasilkan produk/proses

Ekstraksi BioassaySampel

Isolate MikrobaDitumbuhkan pada media marine broth

IntraselularEkstraselular

Mikroorganisme

makroorganisme

BioassayBioassayEkstrakIntra & extra

Mikro& makro

Antimicroba Antimicroba (antibakteri,antijamur,antialgae, dll)(antibakteri,antijamur,antialgae, dll)

CytotoxicCytotoxicAntitumor/AnticancerAntitumor/AnticancerAntivirusAntivirusAntidiabetAntidiabetAnticholesterolAnticholesteroldlldll

Ekstrak terpilih dari Organisme terpilih

MakroorganismeMakroorganisme

Total ekstrak kasar

Filtrat 2

Ekstrak 1

Filtrat 1

Residu

Ekstrak 2

Diblender

Maserasi 24 jam dengan aseton

Filtrasi Evaporasi

Maserasi 24 jam dengan metanol

Filtrasi

Sampel

Residu

Evaporasi

makroorganismemakroorganismeSampel

Maserasi 24 jam dengan kloroform

Filtrasi

Eveporasi Maserasi 24 jam dengan etil asetat

Filtrasi

Maserasi 24 jam dengan metanol

Filtrasi

Evaporasi

Evaporasi

Residu

Ekstrak 1

Filtrat I

Residu Filtrat II

Ekstrak 2

Filtrat III

Ekstrak 3

Residu

MikroorganismMikroorganism

Centrifuge/penyaringan

FiltratExtracellular product

SelIntracellular product

EktraksiMethanol:ethyl acetate

1:2

Pemecahan sel:Kimia,Enzim,Fisik

Centrifuge/penyaringanFiltrat

SCREENING BAHAN AKTIF SCREENING BAHAN AKTIF DARI SUMBER DAYA HAYATI DARI SUMBER DAYA HAYATI

PERAIRANPERAIRAN

Screening : menapis/memilih organism Screening : menapis/memilih organism berdasarkan kemampuannya untuk berdasarkan kemampuannya untuk menghasilkan bahan tertentuyang biasa disebut menghasilkan bahan tertentuyang biasa disebut metabolit Bahan aktif (bioactive/biologically metabolit Bahan aktif (bioactive/biologically active compound) : bahan/substansi /metabolit active compound) : bahan/substansi /metabolit yang memiliki aktivitas biologis yang memiliki aktivitas biologis

Metabolit : bahan/substansi yang dihasilkan oleh Metabolit : bahan/substansi yang dihasilkan oleh organismsorganisms

Metabolit : Primer & sekunderMetabolit : Primer & sekunder Primer : yang dihasilkan bersamaan dengan Primer : yang dihasilkan bersamaan dengan

tumbuhnya organisms (growth associated tumbuhnya organisms (growth associated product)product)

Sekunder : yang dihasilkan ketika organisms Sekunder : yang dihasilkan ketika organisms sudah memasuki fase stasioner (non-growth sudah memasuki fase stasioner (non-growth associated product)associated product)

Contoh : antimikroba, antioksidan, Contoh : antimikroba, antioksidan, anticancer/tumor, enzim inhibitor, fungisida, anticancer/tumor, enzim inhibitor, fungisida, insektisida, dllinsektisida, dll

Deteksi metabolitMemproduksi bahan Ektraksi

Screening Program

Karakteristik screening Karakteristik screening – Jumlah organisme sangat banyak Jumlah organisme sangat banyak

dengan taksonomi yang berbeda, dengan taksonomi yang berbeda, memiliki sifat fisiologis yang berbedamemiliki sifat fisiologis yang berbeda

– Mekanisme pembentukan bahan Mekanisme pembentukan bahan aktif belum diketahui (primer atau aktif belum diketahui (primer atau sekunder ?)sekunder ?)

– Faktor yang mempengrahui Faktor yang mempengrahui pembentukan bahan aktif belum pembentukan bahan aktif belum diketahui (faktor nutrisi, fisiko-kimia)diketahui (faktor nutrisi, fisiko-kimia)

– Sifat kimia bahan aktif belum Sifat kimia bahan aktif belum diketahui (kestabilan dan faktor diketahui (kestabilan dan faktor yang mempengaruhi)yang mempengaruhi)

AntioxidantAntioxidant Free radicals (radikal bebas) adalah atom atau Free radicals (radikal bebas) adalah atom atau

molekul yang memiliki elektron tak berpasangan molekul yang memiliki elektron tak berpasangan Free radicals dihasilkan sebagai hasil samping Free radicals dihasilkan sebagai hasil samping

metabolisme normalmetabolisme normal Free radicals sangat merusak :Free radicals sangat merusak :

– cell membranes, cell membranes, – proteins,proteins,– Lipids, Lipids, – DNADNA

Akumulasi kerusakan oksidatif terjadi dengan Akumulasi kerusakan oksidatif terjadi dengan bertambahnya umur dan berperan penting dalam bertambahnya umur dan berperan penting dalam berbagai penyakit generatif (e.g. cancer, berbagai penyakit generatif (e.g. cancer, cardiovascular disease, immune system decline etc) cardiovascular disease, immune system decline etc)

How are free radicals formed?How are free radicals formed?– Mostly by biochemical redox reactions Mostly by biochemical redox reactions

involving oxygen, which occur as part of involving oxygen, which occur as part of normal cell metabolism. normal cell metabolism.

– May also be initiated by exposure to gamma May also be initiated by exposure to gamma radiation, UV light, environmental pollutants, radiation, UV light, environmental pollutants, cigarette smoke.cigarette smoke.

Antioxidant : enzim atau molekul kecil yang Antioxidant : enzim atau molekul kecil yang berfungsi untuk detoksifikasi dan netralisasi berfungsi untuk detoksifikasi dan netralisasi radikal bebasradikal bebas

Pertahanan antioxidant secara enzimatisPertahanan antioxidant secara enzimatis

2O2* + 2H+ H2O2 + O2

SOD

2H2O2 2H2O + O2

CAT

H2O2 + 2GSH

GPx

H2O + GSSG

Antioxidant assayAntioxidant 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 Aktivitas antioksidant diukur melalui derajat penghambatan pembentukan warna pada panjang gelombang 560 nmpembentukan warna pada panjang gelombang 560 nm

Xanthine

Xanthine Oxidase

Asam urat + O*

O* + NBT Produk berwarna biru ungu(yang dapat diukur intensitasnya

pada 560 nm)