Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

63
Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel

description

gjgkhhlkhkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

Transcript of Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Page 1: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pertemuan ke- 6

Pertumbuhan Sel

Pertumbuhan selbull Pertumbuhan adalah respon utama sel hidupterhadap

susbtrat dan nutrienbull Dicirikan oleh laju pertumbuhan spesifik μbull Substratnutrien + sel rarr produk + sel baru

bull Dimana X = kosentrasi sel (gl) t = waktu (jam)bull Pembentukan produk adalah respon sekunder

dt

dX

X

1

Menentukan konsentrasi sel

bull Konsentrasi sel dapat diukur secara langsung atau tak langsung

bull Langsung basis masa atau jumlah sel

bull Penghitung jumlah sel hemocytometer plat hitung (ptri dish) penghitung partikel secara elektronik

Penghitung sel Hemocytometer

bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran

bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains

Penghitung sel Penghitung plat

bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu

bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat

bull Kekurangan bising perlu beberapa hari

30-300 colonies30-300 colonies

Penghitung sel penghitun partikel

bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel

bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran

bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 2: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pertumbuhan selbull Pertumbuhan adalah respon utama sel hidupterhadap

susbtrat dan nutrienbull Dicirikan oleh laju pertumbuhan spesifik μbull Substratnutrien + sel rarr produk + sel baru

bull Dimana X = kosentrasi sel (gl) t = waktu (jam)bull Pembentukan produk adalah respon sekunder

dt

dX

X

1

Menentukan konsentrasi sel

bull Konsentrasi sel dapat diukur secara langsung atau tak langsung

bull Langsung basis masa atau jumlah sel

bull Penghitung jumlah sel hemocytometer plat hitung (ptri dish) penghitung partikel secara elektronik

Penghitung sel Hemocytometer

bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran

bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains

Penghitung sel Penghitung plat

bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu

bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat

bull Kekurangan bising perlu beberapa hari

30-300 colonies30-300 colonies

Penghitung sel penghitun partikel

bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel

bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran

bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 3: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Menentukan konsentrasi sel

bull Konsentrasi sel dapat diukur secara langsung atau tak langsung

bull Langsung basis masa atau jumlah sel

bull Penghitung jumlah sel hemocytometer plat hitung (ptri dish) penghitung partikel secara elektronik

Penghitung sel Hemocytometer

bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran

bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains

Penghitung sel Penghitung plat

bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu

bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat

bull Kekurangan bising perlu beberapa hari

30-300 colonies30-300 colonies

Penghitung sel penghitun partikel

bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel

bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran

bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 4: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Penghitung sel Hemocytometer

bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran

bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains

Penghitung sel Penghitung plat

bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu

bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat

bull Kekurangan bising perlu beberapa hari

30-300 colonies30-300 colonies

Penghitung sel penghitun partikel

bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel

bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran

bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 5: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Penghitung sel Penghitung plat

bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu

bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat

bull Kekurangan bising perlu beberapa hari

30-300 colonies30-300 colonies

Penghitung sel penghitun partikel

bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel

bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran

bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 6: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Penghitung sel penghitun partikel

bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel

bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran

bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 7: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan

biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel

pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis

variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana

bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 8: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pengukuran konsentrasi tak langsung

bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)

bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat

bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau

DNARNA

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 9: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer

bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel

bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm

bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 10: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Kultur Curah

bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal

bull Bibit dicurahkan pada tangki

bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 11: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Kurva pertumbuhan

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 12: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Fase Lag

bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat

rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi

i inokulasi dengan sel fase eksponensial

ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan

iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 13: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Fase Eksponensial

1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi

2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat

3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial

Waktu ganda sel

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 14: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Waktu Ganda

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 15: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Fase Pertumbuhan Diperlambat

rarr kekurangan satu atau lebih nutrien

rarr akumulasi racun dari produk samping

rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 16: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol

bull Sel menghasilkan metabolit sekunder

bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini

bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi

bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 17: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus

bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat

bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 18: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang

berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan

susbtrat terpakai

bull Koefisien hasil lainnya

bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil

ΔSΔX

YXS

YX O2

XO2

S

PY SP

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 19: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Koefisien hasil

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 20: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk

menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan

bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan

bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 21: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Produk mikroba

bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan

Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan

spesiik μg

μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 22: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap

bullpHbull Temperatur

bull DO

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 23: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Faktor lingkungan

bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme

(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)

ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 24: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi

Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum

maksimum

Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan

Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 25: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Laju Pertumbuhan Optimum

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 26: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat

terjadi kematial termal

bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt

bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius

Xkdt

dXd

kcalmol2010

EeA RT

E

kcalmol8060

d

dk

d kRT

E

kd EeAk

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 27: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pengaruh suhu

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 28: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6

bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH

bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH

bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 29: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

DO yang diperlukan

bull DO dapat menjadi pembatas substrat

bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]

bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 30: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh

cairan diam disekitar gelembung

bull Bila transfer O2 terbatas

OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip

bulk2sat2lXO OOakYdt

dX

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 31: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Model menggambarkan pertumbuhan sel

bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan

bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis

bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 32: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Model Kinetika Pertumbuhan

bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)

bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)

bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 33: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim

Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir

bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 34: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas

bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah

Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit

beracun lebih nyata

SK

Sμμ

s

max

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 35: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 36: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Blackman

bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 37: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Persamaan pertumbuhan lainnya

bull Persamaan Tessier

bull Persamaan Moser

bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 38: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Model Pertumbuhan Inhibisi

bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data

bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 39: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Laju Inhibisi oleh Substrat

max[S]

KS 1 [S]KI

[S]

max

1 [S]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 40: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk

max[S]

KS 1 [P]KI

[S]

max

1 [P]KI

1 KS[S]

Kompetitif

Nonkompetitif

Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 41: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max[S]

KS 1 [I]KI

[S]

max

1 [I]KI

1 KS[S]

Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif

Nonkompetitif

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 42: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa

max S

1 [I]KI

S KS

1 I KI

Takkompetitif

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 43: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Kultur SinambungSubstrat

Sell

Substrat

Produk

CO2 dan udara keluar

Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung

Udara atau oksigen

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 44: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pertemuan ke- 7

Kultur Sinambung

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 45: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Pemodelan Kemostat Ideal

AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X= konsentrasi massa sel dalam kemostat

S= konsentrasi substratdalam kemostat

F= laju umpan volume

P= Konsentrasi produk dalam kemostat

VR= volume fluida dalamreaktor

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan

S0= Konsentrasi substrat dalam umpan

P0= konsentrasi produk dalam umpan

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 46: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

bull Neraca Massa sel

bull anggap

bull Sehingga

Pemodelan Kemostat Ideal

FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt

RV

FDratedilution

DX0 X D kd dXdt

(1)(1)

(3)(3)

(2)(2)

in - out + growth - deathaccum

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 47: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Keadaan tunak

bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0

bull Kinetika Monod

D

DmaxSKS S

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

Dapat digunakan untuk

mendapatkan micromax and Ks

atauatau SKSD

max D

(4)(4)

(5)(5)

(6)(6)

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 48: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Neraca Massa Substrat

FS0 FS VRX1YX S

VRqp X1YP S

VRdSdt

D S0 S XYX S

(7)(7)

(8)(8)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)

Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak

masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 49: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Persamaan untuk kerapatan sel

X YX S S0 S (9)(9)

Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)

X YX S S0 KSD

max D

(10)(10)

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 50: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Metabolima endogenous (kd gt 0)

DX0 X D kd dXdt (3)(3)

Tulis kembaliTulis kembali

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan

D kd(11)(11)

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 51: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous

D S0 S D kd XYX S

X YX S S0 S DD kd

Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)

(13)(13)

(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)

atauatau

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 52: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

X YX S S0 S DD kd

X YX S S0 KSD

max D

SKSD

max D

kd kecilkd kecil

kd tak kecilkd tak kecil

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 53: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya

bull Sususn kembali persamaan (13)

DS0 SX

D kdYX S

0

DYX Sapp

D kdYX Strue

0

atauatau

(1)(1)

(2)(2)

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 54: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Definisi Yield

bull Dimana

curahkultur

sinambungkultur 0

S

X

SS

XY app

SX

kematianatau endogenous

respirasi tanpaobservasi

XXYsebenarnya

SXY

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 55: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue

kdYX Strue

1D

1YX Sapp

1YX Sapp

1YX Strue mS

1D

atauatau

(3)(3)

(4)(4)

mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 56: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Produk

DP qPX

D S0 S 1YX Strue D kd X

1YP S

qpX

VRXqp FPVRdPdt

Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D

Neraca massa produkNeraca massa produk

neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak

(7)(7)

(6)(6)

(5)(5)

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 57: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Optimizing Productivity

dmax

dS

kDμ

kDKS

Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0

(8)(8)

PS

trueXS

Pd

0trueXS

Y

YqkD

DSSYX

(9)(9)

Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 58: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXS

Y

YqkD

D

kDμ

kDKSYX

Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)

PS

trueXS

Pd

0trueXSpP

YY

qkD

DSSYqDPPr (11)(11)

(10)(10)

diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam

atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous
Page 59: Bab 5 Pertumbuhan Sel-p

Produktifitas metabolisma Endogenous

PS

trueXS

Pddmax

dS0

trueXSpP

YY

qkD

D

kDμ

kDKSYqDPPr (12)(12)

atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)

  • Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
  • Pertumbuhan sel
  • Menentukan konsentrasi sel
  • Penghitung sel Hemocytometer
  • Penghitung sel Penghitung plat
  • Penghitung sel penghitun partikel
  • Konsentrasi Massa
  • Pengukuran konsentrasi tak langsung
  • Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
  • Kultur Curah
  • Kurva pertumbuhan
  • Fase Lag
  • Fase Eksponensial
  • Waktu Ganda
  • Fase Pertumbuhan Diperlambat
  • Fase Stasioner
  • Fase Kematian
  • Koesien Hasil
  • Koefisien hasil
  • Koefisien maintenan
  • Produk mikroba
  • Slide 22
  • Faktor lingkungan
  • Slide 24
  • Laju Pertumbuhan Optimum
  • Suhu
  • Pengaruh suhu
  • PengaruhpH
  • Slide 29
  • DO yang diperlukan
  • Slide 31
  • Model menggambarkan pertumbuhan sel
  • Model Kinetika Pertumbuhan
  • Persamaan Monod
  • Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
  • Slide 36
  • Persamaan pertumbuhan lainnya
  • Slide 38
  • Model Pertumbuhan Inhibisi
  • Laju Inhibisi oleh Substrat
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
  • Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
  • Slide 43
  • Kultur Sinambung
  • Pertemuan ke- 7
  • Slide 46
  • Slide 47
  • Pemodelan Kemostat Ideal
  • Slide 49
  • Keadaan tunak
  • Neraca Massa Substrat
  • Persamaan untuk kerapatan sel
  • Metabolima endogenous (kd gt 0)
  • Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
  • Slide 55
  • Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
  • Definisi Yield
  • Penentuan Yield sebenarnya
  • Slide 59
  • Produk
  • Optimizing Productivity
  • Slide 62
  • Produktifitas metabolisma Endogenous