BIOTEKNOLOGI

1. BIOTEKNOLOGI Pemangkin Pembangunan Pertanian dan Makanan Professor Dr. Mohd Ali Hassan Fakulti Bioteknologi dan Sains Biomolekul UNIVERSITI PUTRA MALAYSIA

2. Bioteknologi dan Pertanian (Biotechnology and Agriculture)

3. Apa itu Bioteknologi ???

4. Bioteknologi • dari “bio” & “teknologi” • teknologi berasaskan sistem-sistem biologi • (mikroorganisma, sel tumbuhan atau haiwan) • penggunaannya dalam industri pertanian/makanan, perubatan, perlindungan alam sekitar, dll • untuk penghasilan produk atau perkhidmatan • Ahli sains dalam bidang bioteknologi berperanan menyelesaikan masalah dalam bidang-bidang ini seperti keperluan merawat atau menghindarkan penyakit, air bersih dan penghasilan bahan makanan

5. Bioteknologi • …aplikasi prinsip sains dan kejuruteraan bertujuan untuk manfaatkan keupayaan sel mikrob, tumbuhan dan haiwan (atau bahan daripada sel tersebut, eg. enzim) bagi menghasilkan produk / perkhidmatan

6. Bidang-bidang Asas Bidang utama • Biokimia • Mikrobiologi • Biologi Molekul Bidang spesifik • Teknologi Enzim • Teknologi Fermentasi • Kejuruteraan metabolik • Kejuruteraan Bioproses

7. BIOTEKNOLOGI Kejuruteraan bioproses Teknologi Fermentasi Teknologi Enzim Biologi Molekul Biokimia Mikrobiologi

8. Penggunaan Bioteknologi ………… (1) • Pengkulturan secara besar-besaran sel nikroorganisma untuk penghasilan produk: • Sel / Biojisim • Bahan kimia • (pelarut, pewarna, gula, dll) • Asid organik • Antibiotik / vaksin • Asid amino • Protein sel tunggal • Protein spesifik • (biofarmaseutik)

9. Proses pengkulturan mikroorganisma di industri untuk penghasilan produk bioteknologi

10. Penggunaan Bioteknologi …….. (2) • Eksploitasi fungsi dan aktiviti mikroorganisma untuk menghasilkan perkhidmatan: • Rawatan air sisa • Rawatan sisa pepejal • Bioremediasi (eg. membersih • tumpahan minyak di laut) • Baja biologi (eg. Bakteria • pengikat nitrogen) • Biopesticide / bioinsecticide Mikroorganisma pilihan SISTEM Tingkatkan aktiviti dan populasi mikroorganisma • Air bersih • Kurangkan BOD /COD • Nyahtoksik • Pengikatan nitrogen

11. Penggunaan Bioteknologi……… (3) • Penghasilan haiwan dan tumbuhan transgenik yang mempunyai sifat yang lebih istimewa atau kebaikan berbanding yang asal • (Bt cotton, Bt corn, Roundup ready soybean, Transgenic tomato, Golden rice, Starlink corn, Terminator genes) Modifikasi menggunakan pengetahuan sel biologi dan kaedah kejuruteraan genetik Tumbuhan/haiwan asal Tumbuhan/Haiwan transgenik – memiliki sifat yang lebih baik dari asal

12. Penggunaan Bioteknologi………………(4) Menggunakan kaedah/teknik biologi molekul untuk memberi perkhidmatan pengenalan, pengesanan dan diagnostik • Identification of genetic disorders/ diseases / Microorganisms • gene therapy • rapid method for early detection and confirmation of diseases by PCR • Forensic – using PCR and gel electrophoresis, dried blood, hair samples • DNA fingerprinting • Based on genotype rather than phenotype

13. Bioteknologi di peringkat awal…. Makanan di fermentasi (ditapai) (cuka, keju, tapai, ubi, tempeh, Soya sauce, minuman beralkohol, yogurt, dll) Produk dari proses fermentasi (pengkulturan mikrob secara besar-besaran)  (bio-pelarut [etanol, butanol, aseton], antibiotik, ibu roti (yis), asid organik [asid sitrik], enzim [eg. protease untuk bahan pencuci; amilase, glukoamilase untuk industri kanji]

14. Bioteknologi …….sekarang… • Bioteknologi moden (melibatkan biologi molekul, kejuruteraan gen) • Aplikasi teknologi biologi keatas organisma • Mikroorganisma • Tumbuhan • Haiwan • Manusia • menghasilkan organisma ‘baru’ yang mempunyai sifat istimewa atau mampu menghasilkan berbagai produk berguna • Menghasilkan tumbuhan dan haiwan rekombinan atau transgenik yang mempunyai keistemewaan berbanding yang asal • perkhidmatan istimewa…

15. Pelbagai Disiplin (Multidisciplinary) Advance Materials Animal Science Agricultural Science Cell & Molecular Biology Biochemistry Bioprocess Technology Bioinformatics Engineering Medicine Genomics Food Technology Veterinary Medicine Microbiology Proteomics

16. Bioteknologi di UPM Fakulti-Fakulti Bioteknologi dan Sains Biomolekul Pertanian Sains Sains dan Teknologi Makanan Perubatan dan Sains Kesihatan Komputer dan Teknologi Maklumat Perubatan Veterinar Perhutanan Kejuruteraan

17. AKTIVITI PENYELIDIKAN

18. Bidang Penyelidikan • Kejuruteraan Bioproses (Bioprocess Engineering) • Bioteknologi Alam Sekitar (Environmental Biotechnology) • Teknologi Enzim (Enzyme Technology) • Teknologi Fermentasi) Fermentation Technology • Bioteknologi Makanan (Food Biotechnology) • Kejuruteraan Genetik (Genetic Engineering) • Bioteknologi Tumbuhan (Plant Biotechnology) • Bakteriologi (Bacteriology) • Biokimia (Biochemistry) • Enzimologi (Enzymology) • Immunologi (Immunology) • Mikrobiologi (Microbiology) • Biologi Molekul (Molecular Biology) • Mikologi (Mycology) • Toksikologi (Toxicology) • Virologi (Virology) • Bioteknologi Haiwan (Animal Biotechnology)

19. Peningkatan Hasil Pertanian(Enhancing agricultural production)

20. Kejuruteraan Genetik Tumbuhan • PISANG (BANANAS) – Rintang penyakit (Disease resistance) • ORKID (ORCHIDS) – Warna dan bau bunga (Flower colour, fragrance) • LADA HITAM (BLACK PEPPER) – Melambatkan masak (Delayed ripening) • PADI (RICE) – Tingkat hasi (Increase yield) • KELAPA SAWIT (OIL PALM) – Tingkat kualiti (Quality improvement)

21. Tanaman Hiasan (Ornamental plants) Orkid ubahsuai genetik (Genetically engineered orchids) Oncidium hybrids Dendrobium hybrids Potential Commercializable Scented Orchids

22. Orkid Bebas Penyakit (Disease-free orchid)

23. Peningkatan Hasil Haiwan (Enhancing animal production) • Peningkatan Pemakanan (Enhanced nutrition) • Kawalan Penyakit (Disease control)

24. PROBIOTIK untuk ayam – alternatif kepada antibiotik Lebih 50 tahun antibiotik telah digunakan dalam penternakan haiwan sebagai penggalak pertumbuhan Penggunaan antibiotik menyebabkan: Kehadiran antibiotik dalam produk haiwan Perkembangan bakteria rintang kepada antibiotik yang berbahaya dan boleh menyebabkan kematian bila menjangkiti manusia Probiotik untuk ayam yang mengandungi 12 strain Lactobacillus telah dibangunkan di UPM Penggunaan probiotik ini telah meningkatkan pertumbuhan ayam, telor yang lebih besar, kualiti telor dan daging yang lebih baik (kurang lemak, kolestrol dsb)

25. Lemak yang banyak pada ayam kawalan berbanding sedikit lemak pada ayam yang diberi makan dengan probiotik Lactobacillus

26. Akuakultur (Aquaculture) • Pembaikan kesihatan udang melalui bioremediasi air kolam dan bekalan makanan ksihatan natural (Natural Health Food) • Biosensor – Penentuan histamine untuk menentukan tahap kerosakan produk-agro

27. Masalah Kolam Udang • Sumber air yang dicemari • Kelebihan nutrien • Pembentukan lumpur (sludge) • Pertumbuhan algae berlebihan • Oksigen terlarut menjadi terhad • Mengurangkan bilangan makanan natural hidup • (rotifer, artemia etc) • Pengurangan pengambilan nutrien • Pengurangan produktiviti (high mortality rate) • Perkembangan virus penyakit • Perkembangan penyakit oleh bakteria pathogen

28. Penghasilan dan formulasi produk mengandungi bakteria berguna yang hidup dan stabil, yang dikenali sebagai probiotik untuk kegunaan industri akuakultur

29. Tumbuhan Ubatan - Herba

30. Pembiakan (Micropropagation) tumbuhan ubatan Labisia pumila Eurycoma longifolia (Tongkat Ali) Orthosiphon staminae Gynura procumbens Pereskia bleo

31. Penghasilan bahan farmaseutik menggunakan sel tumbuhan yang dihidupkan dalam bioreaktor • Contoh • triterpene – dari pengaga • anthraquinone – dari mengkudu

32. Produk-produk baru

33. Tambah Nilai….Dari Minyak Sawit • Sintesis enzim minyak sawit untuk menghasilkan pelbagai produk bernilai tinggi • wax ester – emulsifiers • Amino acid esters • Kojic esters • Structured lipid • infant formula • Plant based sunscreen

34. UTILIZATION OF BIOGAS AND BIOMASS FOR NEW BIOPRODUCTS S U S T A I N A B L E D E V E L O P M E N T F O R P A L M O I L I N D U S T R Y Improved Methane Fermentation from Palm Oil Mill Effluent for Electric Power Generation for CDM Organic Acids Production from Palm Oil Mill Effluent Production of Sugars, bioplastics and Other Valued Products from Empty Fruit Bunch and Fruit Fiber

35. Produk dari mikrob melalui proses fermentasi…. • Bahan kimia • Asid organik (kojik, laktik, asitik, dll) • gluthathione & amino acids • Pewarna dan pengawit semulajadi • Antibodies • Antibiotik dan vaksin • Farmaseutik • PUFA • Enzim – menggunakan substrat dari kanji sagu • glucoamylase • Lipases • Proteases • Cyclomaltodextrin-glucanotransferase (CGtase) • Pullulanase

36. PELUANG KERJAYA

37. Peluang Kerjaya (#1) • Industri huluan (upstream) tanaman, ternakan, perikanan • Industri pemprosesan makanan, minuman, kimia, ubatan • Industri hiliran (downstream) perawatan dan pengendalian sisa pemuliharaan alam sekitar tenaga

38. … peluang kerjaya (#2) • Sektor Perkhidmatan • Analisis, Khidmat teknikal, Khidmat nasihat/Perundingan • R&D (Universiti, Institut Penyelidikan) • Saintis / Pegawai Penyelidik (BS / MS / PhD) • R&D kontrak • Rekabentuk sistem dan proses / Pembaikan • Sektor Pemasaran • Alatan, Penyelenggaraan, Baikpulih

39. … peluang kerjaya (#3) • Sektor Pendidikan • Pensyarah/Profesor IPTA, IPTS, Kolej • Peluang melanjutkan pelajaran di luar negeri • Kementerian / Kerajaan Negeri • MOSTI (NBD, Bio-Valley), JAS, dll • Kerjasama antarabangsa • Sektor Latihan • Kursus

40. Institusi R & D : Bioteknologi • UPM • UM • USM • UKM • UTM • UiTM • UMS • UNIMAS • UIAM • UDM • UMK • UMT • MARDI • VRI • MPOB • MRB • SIRIM • FRIM • MINT • IMR

41. Industri yang terlibat dengan Bioteknologi: • Duopharma (M) Sdn Bhd • Howard Alatpertanian Sdn Bhd • Guthrie Biotechnology Lab Sdn Bhd • Cryocord Sdn Bhd • Science Technics Sdn Bhd • Green & Smart Sdn Bhd • Bioven Holdings Sdn Bhd • Zynix Original Sdn Bhd • Innobiologics Sdn Bhd • Stevian Sdn Bhd • Stella Gen Sdn Bhd • Sime Darby • TropBio Research Sdn Bhd • KL Biotech Sdn Bhd • RES Malaysia Sdn Bhd • Biochem Laboratories Sdn Bhd • FELDA • Hi-Tech Instrument Sdn Bhd • Applied Agricultural Research Sdn Bhd • Tioxide (M) Sdn Bhd • Bio-Focus Scientific Sdn Bhd • INS Bioscience Berhad • Fortune Laboratories Sdn Bhd • Sphere Corporation Sdn Bhd • Mecomb Malaysia Sdn Bhd • Fisher Scientific (M) Sdn Bhd • Synamatix Sdn Bhd • Sime Darby • Trop Bio Sdn Bhd • National Starch & Chemical • CCM Fertilizers (M) Sdn Bhd • United Plantations Sdn Bhd • Ajinomoto Sdn Bhd • IWK Sdn Bhd

42. Terima Kasih…