Archive for 2011

Peranan Jamur Ragi Saccharomyces cerevisiae sebagai fermentasi roti

Domain                       : Eukaryota

Kingdom                    : Fungi

Subkingdom              : Dikarya

Phylum                       : Ascomycota

Subphylum                : Saccharomycotina

Class                           : Saccharomycetes

Order                          : Saccharomycetales

Family                                    : Saccharomycetaceae

Genus                         : Saccharomyces

Specific descriptor     : cerevisiae

Scientific name          : - Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces adalah genus dalam kerajaan jamur yang mencakup banyak jenis ragi. Saccharomyces berasal dari bahasa Latin yang berarti gula jamur. Banyak anggota dari genus ini dianggap sangat penting dalam produksi makanan. Salah satu contoh adalah Saccharomyces cerevisiae, yang digunakan dalam pembuatan anggur, roti, dan bir. Anggota lain dari genus ini termasuk Saccharomyces bayanus, digunakan dalam pembuatan anggur, dan Saccharomyces boulardii, digunakan dalam obat-obatan. Koloni dari Saccharomyces tumbuh pesat dan jatuh tempo dalam 3 hari. Mereka rata, mulus, basah, glistening atau kuyu, dan cream untuk cream tannish dalam warna. Ketidak mampuan untuk memanfaatkan nitrat dan kemampuan untuk berbagai memfermentasi karbohidrat adalah karakteristik khas dari Saccharomyces.

Saccharomyces memproduksi ascospores, khususnya bila tumbuh di V-8 media, asetat ascospor agar, atau Gorodkowa media. Ascospores ini adalah bundar dan terletak di asci. Setiap ascus berisi 1-4 ascospores. Asci tidak menimbulkan perpecahan pada saat jatuh tempo. Ascospores yang berwarna dengan Kinyoun noda dan ascospore noda. Bila dikotori dengan noda Gram, ascospores adalah gram-negatif sedangkan sel vegetatif adalah gram positif.  Jamur Saccharomyces cerevisiae, atau di Indonesia lebih dikenal dengan nama jamur ragi, telah memiliki sejarah yang luar biasa di industri fermentasi. Karena kemampuannya dalam menghasilkan alkohol inilah, S. cerevisiae disebut sebagai mikroorganisme aman (Generally Regarded as Safe) yang paling komersial saat ini. Dengan menghasilkan berbagai minuman beralkohol, mikroorganisme tertua yang dikembangbiakkan oleh manusia ini memungkinkan terjadinya proses bioteknologi yang pertama di dunia. Seiring dengan berkembangnya genetika molekuler, S. cerevisiae juga digunakan untuk menciptakan revolusi terbaru manusia di bidang rekayasa genetika. S. cerevisiae yang sering mendapat julukan sebagai super jamur telah menjadi mikroorganisme frontier di berbagai bioteknologi modern.

S. cerevisiae adalah jamur bersel tunggal yang telah memahat milestones dalam kehidupan dunia. Jamur ini merupakan mikroorganisme pertama yang dikembangbiakkan oleh manusia untuk membuat makanan (sebagai ragi roti, sekitar 100 SM, Romawi kuno) dan minuman (sebagai jamur fermentasi bir dan anggur, sekitar 7000 SM, di Assyria, Caucasia, Mesopotamia, dan Sumeria). Di Indonesia sendiri, jamur ini telah melekat dalam kehidupan sehari-hari. Nenek moyang kita dan hingga saat ini kita sendiri menggunakannya dalam pembuatan makanan dan minuman, seperti tempe, tape, dan tuak.

Saccharomyces cereviciae yang penting dalam pembuatan roti memiliki sifat dapat memfermentasikan maltosa secara cepat (lean dough yeast), memperbaiki sifat osmotolesance (sweet dough yeast), rapid fermentation kinetics, freeze dan thaw tolerance, dan memiliki kemampuan memetabolisme substrat. Pemakaian ragi dalam adonan sangat berguna untuk mengembangkan adonan karena terjadi proses peragian terhadap gula, memberi aroma (alkohol). Saccharomyces cerevisiae juga telah digunakan dalam beberapa industri lainnya, seperti industri roti (bakery), industri flavour, (menggunakan ektrak ragi/yeast extracts), industri pembuatan alcohol (farmasi) dan industri pakan ternak.

  • Macam-macam Bentuk Ragi

a)      Ragi cair (liquid yeast) diproduksi dari yeast cream yang berlangsung pada tahap proses industri (mengandung 15– 20% materi kering). Ragi cair ini terutama digunakan oleh bakery skala industri dengan proses otomatis. Pengukuran secara otomatis membutuhkan peralatan tambahan khusus dan untuk penyimpanan dibutuhkan suhu 4o – 6oC dengan umur simpan hanya 2 minggu.

b)      Ragi basah (compressed atau fresh yeast) adalah yeast cream yang dikeringkan dan dipadatkan sehingga mengandung 28-35% materi kering, berbentuk blok-blok persegi, dan harus disimpan pada suhu 2-6 oC, dengan umur kadaluarsa hanya 2-3 minggu saja. Produk ini hanya mengandung 70% air, oleh karena itu ragi harus disimpan pada temperatur rendah dan merata untuk mencegah hilangnya daya pembentuk gas. Kelebihan penggunaan ragi basah adalah harganya relatif murah (karena sebagian besar terdiri dari air saja), dan dapat dipergunakan dalam banyak aplikasi (resep) .Sedangkan kekurangannya adalah sensitif terhadap kelembaban (humidity): suhu dan cuaca hangat seperti negara Indonesia yang tropis. Ragi ini juga memerlukan kondisi peyimpanan pada suhu rendah (2–6oC), yang menyebabkan kesulitan dalam pendistribusiannya, akan tetapi, ragi bisa tahan 48 jam pada suhu ruang.

c)      Ragi kering aktif (active dry yeast, ADY) adalah ragi yang terbuat dari yeast cream yang dipanaskan dan dikeringkan hingga didapatkan 92-93% bahan kering. Ragi ini berbentuk butiran kering (granular form). Dalam aplikasi penggunaannya harus dilarutkan dengan air hangat (dehidrated) sebelum dicampurkan dengan tepung terigu dan bahan lainnya ke dalam mixer. Penyimpanannya bisa dalam suhu ruang (selama jauh dari panas dan lembab). Umur kedaluarsanya mencapai 2 tahun dalam kemasannya. Pengeringannya dengan temperatur tinggi akan mematikan sekitar 25% lapisan luar sel ragi, sehingga membentuk lapisan sel pelindung yang dapat melindungi sel aktif. Kelebihan menggunakan ragi kering aktif adalah meringankan biaya transportasi, dan penyimpanannya tidak sulit (suhu ruang). Sedangkan kekurangannya adalah memerlukan proses rehidrasi dengan air hangat (35o – 38oC) dan proses tersebut memerlukan waktu sekitar 15 menit. Faktor konversinya adalah 1 kg ragi kering aktif sama dengan 2,5 – 3 kg ragi basah dengan ditambah air 1,5 liter.

d)     Ragi kering instan (instantdry yeast IDY). Dibuat dari ragi yang dipanaskan dan lalu dikeringkan hingga mengandung 94% – 95% materi kering dengan jumlah sel ragi 105-107 pergram ragi, berbentuk vermicelli (seperti potongan pasta yang sangat pendek), mendekati butiran kecil yang halus. Di negara-negara tropis lebih aman memakai ragi instan. Aplikasinya tanpa dilarutkan terlebih dahulu, dapat langsung dicampurkan dalam tepung, dikemas dalam kemasan tanpa udara (vacuum packed) dan memiliki umur kadaluarsa 2 tahun dalam kemasannya. Kelebihan lain dari pada ragi instan ini adalah menghasilkan fermentasi yang lebih konsisten, dan penyimpanan yang sangat mudah (pada suhu ruang normal).

Ragi yang sudah rusak tidak layak untuk digunakan dalam pembuatan makanan karena sudah tidak dapat berfermentasi lagi. Agar kondisinya tetap baik, ragi harus disimpan pada suhu 4,50C. Kondisi ragi akan semakin buruk apabila disimpan pada udara yang panas karena akan meyerap panas dan kemudian akan beremah. Adanya remah merupakan pertanda bahwa dalam diri ragi telah terjadi fermentasi yang dikenal dengan istilah autolysis yang disebabkan oleh enzim dari ragi itu sendiri. Pada akhirnya ragi akan berubah wujud menjadi massa yang sedikit lengket, berbau tidak enak, berwarna gelap dan tidak bermanfaat lagi. Ragi tidak boleh dicampur dengan garam, gula, atau larutan garam maupun gula yang pekat. Pada saat membuat adonan, sebaiknya ragi tidak langsung dicampur dengan kedua unsur tersebut (garam dan gula). Persentase rata-rata dari komposisi ragi adalah sebagai berikut:

- Air                : 68% – 73%

- Protein         : 12% – 14%

- Fat                : 0,6% – 0,8 %

- Karbohidrat : 9% – 11%

- Mineral         : 1,7% – 2%

  • Persyaratan Gizi

Semua strain S. cerevisiae  dapat tumbuh secara aerobik pada glukosa, maltosa , dan trehalosa dan lambat tumbuh pada laktosa dan selobiosa. Hal ini menunjukkan bahwa galaktosa dan fruktosa adalah dua dari gula fermentasi terbaik.  Kemampuan ragi untuk menggunakan gula yang berbeda dapat berbeda tergantung pada apakah mereka tumbuh aerobik atau anaerobik. Beberapa strain tidak dapat tumbuh secara anaerobik pada sukrosa dan trehalosa.

Semua strain S. cerevisiae  dapat memanfaatkan amonia dan urea sebagai satu-satunya sumber nitrogen, tetapi tidak dapat memanfaatkan nitrat, karena mereka tidak toleran terhadap ion ammonium.  Mereka juga dapat memanfaatkan sebagian besar asam amino, peptida rantai pendek, dan basa nitrogen sebagai sumber nitrogen. Histidin, glisin, sistin, dan lisin merupakan asam amino yang tidak mereka butuhkan. S. cerevisiae tidak mengeluarkan protease sehingga protein ekstraseluler tidak dapat dimetabolisme.

  • Fermentasi

Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang. Contoh bakteri yang digunakan dalam fermentasi adalah Acetobacter xylinum pada pembuatan nata decoco, Acetobacter aceti pada pembuatan asam asetat. Contoh khamir dalam fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae dalam pembuatan alkohol sedang contoh kapang adalah Rhizopus sp pada pembuatan tempe, Monascus purpureus pada pembuatan angkak dan sebagainya. Fermentasi dapat dilakukan menggunakan kultur murni ataupun alami serta dengan kultur tunggal ataupun kultur campuran.

Fermentasi menggunakan kultur alami umumnya dilakukan pada proses fermentasi tradisional yang memanfaatkan mikroorganisme yang ada di lingkungan. Salah satu contoh produk pangan yang dihasilkan dengan fermentasi alami adalah gatot dan growol yang dibuat dari singkong. Tape merupakan produk fermentasi tradisional yang diinokulasi dengan kultur campuran dengan jumlah dan jenis yang tidak diketahui sehingga hasilnya sering tidak stabil. Ragi tape yang bagus harus dikembangkan dari kultur murni.

Kultur murni adalah mikroorganisme yang akan digunakan dalam fermentasi dengan sifat dan karaktersitik yang diketahui dengan pasti sehingga produk yang dihasilkan memiliki stabilitas kualitas yang jelas. Dalam proses fermentasi kultur murni dapat digunakan secara tunggal ataupun secara campuran. Contoh penggunaan kultur murni tunggal  pada fermentasi kecap, yang menggunakan Aspergillus oryzae pada saat fermentasi kapang dan saat fermentasi garam digunakan bakteri Pediococcus sp dan khamir Saccharomyces rouxii.

Industri fermentasi dalam pelaksanaan proses dipengaruhi oleh beberapa faktor:

1. mikrobia

2. bahan dasar

3. sifat-sifat proses

4. pilot-plant

5. faktor sosial ekonomi

Dalam Industri Roti: Menggunakan enzim amilase dan protease untuk mempercepat proses fermentasi, meningkatkan volume adonan, memperbaiki kelunakan dan tekstur. Enzim bersumber dari jamur dan bakteri.

  • Fermentor

Fermentor yang digunakan dalam produksi etanol tergantung pada bahan baku yang digunakan. untuk penggunaan dengan bahan baku gula dapat langsung dengan fermentor anaerob, sedang jika akan digunakan dengan bahan baku dari pati atau karbohidrat lain harus ada proses sakarifikasi sehingga minimal ada dua fermentor. Fermentor adalah tempat berlangsungnya fermentasi dapat berupa alat dengan kerja anaerob ataupun anaerob.

  • Fermentasi dalam Pengolahan Roti

Proses fermentasi pada pengolahan roti sudah dilakukan sejak lama. Tahapan ini dilakukan untuk menghasilkan potongan roti (loaves) dengan bagian yang porus dan tekstur roti yang lebih lembut. Metode ini didasarkan pada terbentuknya gas akibat proses fermentasi yang menghasilkan konsistensi adonan yang frothy (porus seperti busa). Pembentukan gas pada proses fermentasi sangat penting karena gas yang dihasilkan akan membentuk struktur seperti busa, sehingga aliran panas ke dalam adonan dapat berlangsung cepat pada saat baking. Panas yang masuk ke dalam adonan akan menyebabkan gas dan uap air terdesak ke luar dari adonan, sementara terjadi proses gelatinisasi pati sehingga terbentuk struktur frothy.

 

Fermentasi adonan didasarkan pada aktivitas-aktivitas metobolis dari khamir dan bakteri asam laktat. Aktivitas mikroorganisme ini pada kondisi anaerob akan menghasilkan metabolit fungsional yang penting pada pembentukkan adonan. Dengan mengendalikan parameter proses fermentasi dan metode preparasi adonan dapat dimungkinkan mempengaruhi aktivitas mikroorganisme dan enzim untuk menghasilkan adonan roti yang dikehendaki seperti volume, konsistensi, dan pembentukkan.

 

  • Peraanan khamir dalam pembuatan roti

 

Khamir jenis Saccharomyces cereviceae merupakan jenis khamir yang paling umum digunakan pada pembuatan roti. Khamir ini sangat mudah ditumbuhkan, membutuhkan nutrisi yang sederhana, laju pertumbuhan yang cepat, sangat stabil, dan aman digunakan (food-gradeorganism).  Dengan karakteristik tersebut, S. Cereviceae lebih banyak digunakan dalam pembuatan roti dibandingkan penggunaan jenis khamir yang lain. Dalam perdagangan khamir ini sering disebut dengan baker’s yeast atau ragi roti.

 

Pengembangan Adonan. Penggunaan mikroorganisme dalam pengembangan adonan masih menjadi fenomena yang asing bagi masyarakat yang tidak familiar dengan pabrik roti. Udara (oksigen) yang masuk ke dalam adonan pada saat pencampuran dan pengulenan (kneading) akan dimanfaatkan untuk tumbuh oleh khamir. Akibatnya akan terjadi kondisi yang anaerob dan terjadi proses fermentasi. Gas CO2 yang dihasilkan selama proses fermentasi akan terperangkap di dalam lapisan film gluten yang impermiabel. Gas akan mendesak lapisan yang elastis dan extensible yang selanjutnya menyebabkan pengembangan (penambahan volume) adonan.

 

Asidifikasi. Selama proses fermentasi selain dihasilkan gas CO2 juga dihasilkan asam-asam organik yang menyebabkan penurunan pH adonan. Karena tingginya kapasitas penyangga (buffer capacity) protein di dalam adonan, maka tingkat keasaman dapat ditentukan dengan menentukan total asam adonan. Proses asidifikasi ini dapat dijadikan sebagai indikator bahwa fermentasi adonan berjalan dengan baik. Dengan demikian pengukuran pH mutlak diperlukan dalam pengendalian proses.

 

Produksi Flavor. Terbentuknya alkohol, penurunan pH, dan terbentuknya metabolit lainnya secara langsung akan berperan sebagai prekursor flavor dan rasa roti. Akibat proses fermentasi tersebut dapat menghasilkan roti dengan mutu organoleptik yang tinggi.

 

  • Tahapan Pembuatan Roti 

Pada prinsipnya roti dibuat dengan cara mencampurkan tepung dan bahan penyusun lainnya menjadi adonan kemudian difermentasikan dan dipanggang. Pembuatan roti dapat dibagi menjadi dua bagian utama yaitu proses pembuatan adonan dan proses pembakaran. Kedua proses utama ini akan menentukan mutu hasil akhir.

1.      Proses pembuatan adonan 

Berbagai metode fermentasi adonan berkembang untuk memperoleh hasil sesuai dengan karakteristik berbagai jenis produk bakery. Walaupun berbagai metode dikembangkan, namun secara umum terjadi kecenderungan untuk menyederhanakan, memperpendek dan automatisasi proses fermentasi. Proses biologis yang kompleks selama fermentasi perlu dikendalikan untuk menghasilkan adonan sesuai dengan yang diinginkan. Untuk itu, pengendalian haruslah dilakukan selama periode fermentasi. Semua faktor seperti suhu, mutu dan jumlah sel, serta laju pertumbuhan harus terkendali, sehingga terbentuk gas di dalam adonan.

Proses pembuatan adonan roti dimulai dengan mencampur bahan kering, kecuali garam. Karena garam ‘dilarang’ bertemu dengan ragi sejak awal. Ragi akan mati bila dicampur bersamaan. Jadi mulailah mencampur tepung, gula, dan ragi, termasuk susu bubuk dan bread emulsifier, aduk rata. Kemudian tuangkan telur dan air secara bertahap sambil diuleni hingga adonan bergumpal-gumpal, atau setengah kalis. Baru kemudian masukkan mentega dan garam, uleni terus hingga adonan licin, kalis, elastis. Tanda paling mudah dikenali pada adonan kalis adalah, bila dibulatkan adonan tampak licin permukaannya. Bila masih ‘geradakan’ dan tidak licin, pasti adonan belum kalis sempurna. Jaminan utama bila adonan licin sempurna, roti pasti akan ‘jadi’ sempurna pula, karena tugas selanjutnya hanyalah memlakukan proses pembentukan roti, pengisian dan fermentasi.

Adonan yang frothy dapat dihasilkan dengan terbentuknya atau terdispersinya gelembung-gelembung gas di dalam adonan. Gas yang dibutuhkan untuk terbentuknya adonan dapat dihasilkan melalui proses biologis, kimia, maupun fisik. Gas yang dihasilkan terdispersi ke dalam adonan dalam bentuk gelembung untuk menghasilkan pori yang halus seperti gabus. Gas yang terbentuk merupakan gas CO2. Kehalusan pori yang terbentuk selama proses pengadonan tergantung pada karakteristik tepung yang digunakan seperti viskoelastisitas dari gluten dan daya ikat air (water-binding capacity) pentosan. Pori yang halus bisa juga terbentuk oleh karena udara massuk ke dalam adonan dan terdispersi dalam bentuk gelembung yang halus ketika tepung dan air dicampur dan diulen. Gelembung udara yang terperangkap berperan sebagai inti yang menyerap gas CO2 yang terbentuk akan membuat adonan mengembang membentuk struktur spon. Pengembangan adonan dapat melebihi 1:6 karena gas CO2 terbentuk selama fermentasi. Pembentukan gas selama fermentasi diikuti oleh reaksi-reaksi fermentatif lainnya seperti terbentuknya metabolit-metabolit intermediet yang berpengaruh pada konsistensi adonan dan terbentuknya senyawa-senyawa volatil yang merupakan prekursor aroma.

Gas yang terdispersi dan terperangkap di dalam adonan dalam bentuk gelembung dibutuhkan untuk pembentukan pori. Terbentuknya dinding pori yang elastis (extensible) tergantung pada kandungan protein yang spesifik yang dapat membentuk film yang elastis. Karakteristik semacam ini diperlihatkan oleh gluten (gliadin dan glutenin) yang merupakan jenis protein yang terkandung di dalam tepung gandum. Ketika tepung gandum dicampur dengan air, gluten akan membentuk massa viskoelastis yang mengikat semua bahan adonan terutama pati menjadi suatu jaringan. Lapisan film yang terbentuk bersifat impermiabel terhadap gas, sehingga dapat memerangkap gas dan membentuk pori. Selanjutnya pada saat proses pemanggangan (baking) terjadi gelatinisasi pati dan koagulasi gluten yang dapat membentuk crumb dan tekstur yang lembut.

Lama penyiapan dan fermentasi adonan sangat bervariasi yang harus dapat dikendalikan dengan baik. Penggunaan proporsi khamir yang tinggi akan menyebabkan pembentukkan gas yang cepat. Hal ini dapat menyulitkan dalam pengaturan waktu fermentasi dan penyiapan adonan. Untuk itu, penjadwalan yang ketat dibutuhkan saat penyiapan adonan karena pengembangan volume adonan terjadi dengan cepat. Pengakhiran proses fermentasi sangat mempengaruhi volume dan bentuk akhir produk bakery.

Pembuatan adonan meliputi proses pengadukan bahan dan pengembangan adonan (dough development) sampai proses fermentasinya. Proses pengadukan bahan baku roti erat kaitannya dengan pebentukan zat gluten, sehingga adonan siap menerima gas CO2 dari aktivitas fermentasi. Prinsipnya proses pengaduan ini adalah pemukulan dan penarikan jaringan zat gluten sehingga struktur spiralnya akan berubah manjadi sejajar satu dengan lainnya. Jika struktur ini tercapai maka permukaan adonan akan terlihat mengkilap dan tidak lengkat serta adonan akan mengembang pada titik optimum dimana zat gluten dapat ditarik atau dikerutkan.

Sistem pembentukan adonan dalam pembuatan roti yaitu : Boiled Dough,  sponge and dough, straight dough and no time dough. Boiled Dough, ada 3 tahap dalam pembuatan boiled dough, pertama membuat pre-dough, yaitu campuran antara air panas dan tepung terigu, lalu didinginkan. Kedua, membuat adonan biang (sponge) yang merupakan campuran dari tepung terigu, ragi, air, dan gula pasir yang diuleni, diistirahatkan selama sekitar 90 menit. Dan, yang terakhir pembuatan adonan utama atau dough-nya yang terdiri dari gula pasir halus, garam, mentega, bread improver, telur, serpihan es, terigu protein protein tinggi, susu bubuk full cream, madu, dan air es.  Cara pembuatan: Masukkan pre-dough ke dalam sponge dough, kemudian ditambahkan bahan-bahan utama dan diuleni hingga adonan menjadi kalis, lalu diistirahatkan sekitar 5 menit, selanjutnya proofing (pembentukan adonan), istirahatkan kembali untuk penyempurnaan pengembangan adonan (30-45 menit). Dan terakhir, siap dipanggang. Karakteristik: Roti lebih lembut, ringan, dan tahan lama Sistem sponge and dough terdiri dari 2 langkah pengadukan yaitu pembuatan sponge dan pembuatan dough. Cara pembuatan: Pertama pembuatan adonan biang (komposisi seperti pada boiled dough), kemudian istirahatkan (resting) sekitar 2 jam atau semalaman (untuk over night sponge dough), kemudian biang dicampurkan ke dalam adonan utama (dough) dan uleni hingga kalis, selanjutnya timbang, proofing dan panggang. Karakteristik: Hasil akhir volume roti besar, lembut dan tahan lama.  Sedangkan sistem straight dough (cara langsung) adalah proses dimana bahan-bahan diaduk bersama-sama dalam satu langkah. Straight Dough, cara pembuatan: Semua bahan utama diuleni, resting selama sekitar 15 menit, tekan adonan untuk membuang gas, kemudian timbang, resting kembali sekitar 10 menit, kemudian proofing, dan panggang.  Sistem no time dough adalah proses langsung juga dengan waktu fermentasi yang sesingkat mungkin atau ditiadakan sama sekali. Proses pengembangan adonan merupakan suatu proses yang terjadi secara sinkron antara peningkatan volume sebagai akibat bertambahnya gas-gas yang terbentuk sebagai hasil fermentasi dan protein larut, lemak dan karbohidrat yang juga mengembang dan membentuk film tipis. Dalam proses ini terlihat dua kelompok daya yaitu daya poduksi gas dan daya penahan gas. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi daya produksi gas adalah konsentrasi ragi roti, gula, malt, makanan ragi dan susu selama berlangsungnya fermentasi.

Yeast (ragi) memfermentasikan adonan sehingga menghasilkan gas karbondioksida yang akan mengembangkan adonan. Jika proses fermentasi terkendali dengan baik, maka akan menghasilkan produk bakery seperti roti dan donat yang baik, dalam arti mempunyai volume dan tekstur yang baik serta cita rasa yang enak. Selama proses fermentasi akan terbentuk CO2 dan ethyl alkohol. Gula-gula sederhana seperti glukosa dan fruktosa digunakan sebagai substrat penghasil CO2. Gas CO2 yang terbentuk menyebabkan adonan roti mengembang dan alkohol berkontribusi dalam membentuk aroma roti.

Proses fermentasi oleh ragi juga berhubungan dengan aktivitas enzim yang terdapat pada ragi. Enzim yang terdapat pada ragi adalah invertase, maltase dan zymase. Gula pasir atau sukrosa tidak difermentasi secara langsung oleh ragi.

  • Invertase mengubah sukrosa menjadi invert sugar (glukosa dan fruktosa) yang difermentasi secara langsung oleh ragi. Sukrosa dalam adonan akan diubah menjadi glukosa pada tahap akhir mixing. Reaksi yang terjadi adalah:

Sukrosa + air gula invert         →    C12H22O11 + H2O invertase 2 C6H12O6

  • Maltase mengubah malt sugar atau maltosa yang ada pada malt syrup menjadi dekstrosa. Dekstrosa difermentasi secara langsung oleh ragi.
  • Zymase mengubah invert sugar dan dekstrosa menjadi gas karbondioksida yang akan menyebabkan adonan menjadi mengembang dan terbentuk alkohol. Enzim zimase merupakan biokatalis yang digunakan dalam proses pembuatan roti. Kompleks enzim zimase ini dapat mengubah glukosa dan fruktosa menjadi CO2 dan alkohol. Penambahan enzim zimase dilakukan pada proses peragian pengembangan adonan roti (dough fermentation/rounding). Ragi/baker’s yeast di tambahkan ke dalam adonan roti sehingga glukosa dalam adonan roti akan terurai menjadi etil alkohol dan karbon dioksida. Proses penguraian ini berlangsung dengan bantuan enzim zimase yang dihasilkan oleh ragi/baker’s yeast. Berikut ini reaksi penguraian yang terjadi akibat adanya penambahan enzim zimase dalam adonan roti :

etil alkohol + karbondioksida      → C6H12O6 zimase 2 C2H5OH + 2 CO2

Pada proses ini, gas karbon dioksida berfungsi sebagai gas yang mengembangkan adonan roti.

Fungsi ragi (yeast) dalam pembuatan roti adalah untuk proses aerasi adonan dengan mengubah gula menjadi gas karbondioksida, sehingga mematangkan dan mengempukan gluten dalam adonan. Pengkondisian dari gluten ini akan memungkinkan untuk mengembangkan gas secara merata dan menahannya, membentuk cita rasa akibat terjadinya proses fermentasi.

Proses yang paling penting dan mendasar dalam pembuatan roti adalah proses biologis yang disebut dengan proses fermentai yang dilakukan oleh ragi roti. Khamir sendiri tidak dapat mengawali pembentukan gas dalam adonan, namun dalam tahapan selanjutnya khamir merupakan satu komponen utama yang berfungsi mengembangkan, mematangkan, memproduksi senyawa-senyawa gas dan aroma adonan melalui fermentasi yang dilakukan. Suhu optimum fermentasi adoan adalah 27o C.

Proses proffing adalah proses fermentasi akhir seteleh adonan dibentuk, ditimbang dan dimasukkan ke dalam loyang, sebelum akhirnya adonan dipanggang dalam oven. Pada tahap ini gluten menjadi halus dan meluas serta penampakan proffing volume adonan menjadi dua kali lipat. Suhu proffing yang baik adalah antara 32-38o C dengan kelembaban relatif (RH) 80-85 % selama 15 – 45 menit.

2. Proses pembakaran 

Proses pembakaran adonan merupakan tahap akhir yang menentukan berhasil tidaknya suatu proses pembuatan roti. Untuk memperoleh hasil yang baik dan berwarna coklat dibutuhkan pemanasan sekitar 150-200oC. Sedangkan lama pembakaran roti secara tepat tergantung pada ukuran atau bentuk roti, jumlah gula yang digunakan dalam formula dan jenis roti yang dibakar.

Pada saat awal proses pemanggangan adonan roti (baking) terjadi penurunan tingkat viskositas suatu adonan roti disamping itu juga akan terjadi peningkatan aktivitas enzim yang berperanan aktif dalam pengembangan adoanan roti. Ketika suhu pemanggangan mencapai suhu 56⁰C maka akan terjadi proses gelatinisasi pati dan memudahkan terjadinya reaksi hidrolisis amilosa dalam molekul pati atau amilolisis. Hidrolisis molekul pati yang mulai tergelatinisasi akan membentuk senyawa dextrin dan senyawa gula sederhana lainnya, dan pada saat yang bersamaan akan terjadi proses pelepasan air (dehidrasi). Hal ini akan berkontribusi secara lanjut terhadap kelengketan adonan roti (crumb stickiness) yang dihasilkan dan meningkatnya intensitas warna kulit roti (crust color). Pada saat pemangangan terjadi perubagan warna kulit roti menjadi coklat yang merupakan hasil reaksi Maillard. Peningkatan konsentrasi senyawa gula sederhana akan mempengaruhi intensitas warna kulit roti. retrogradasi. Pengerasan dapat pula terjadi karena adanya ikatan silang pati-protein.

  •  Bagan Proses Pembuatan Roti

Bahan utama                                              Bahan Tambahan

Tepung                                              Gula

Air                                                       Shortening

Ragi                                                    Malt/susu

I _______________________I

Pencampuran dan pengadukan adonan

Peragian/ fermentasi

Penyeragaman bentuk ( pembentukan dan penimbangan)

Profing(pengembanagan adonana)

Pembakaran/baking

Kajian Reliji

Di dalam Al-Quran secara tersirat Allah SWT telah menyiratkan akan pentingnya pengaruh lingkungan bagi kehidupan makhluk hidup yang ia ciptakan

termasuk mikroorganisme yang juga merupakan salah satu contoh makhluk hidup ciptaan Allah SWT, hal ini tersirat dalam beberapa ayat di dalam Al-Quran diantaranya dalam :

Q.S. Al-Furqon: 61

Artinya: “Maha Suci Allah yang menjadikan di langit gugusan-gugusan bintang dan Dia menjadikan juga padanya matahari dan bulan yang bercahaya”

Q. S. Al-Baqoroh: 164

Artinya: “Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan”.

Allah telah memberikan kemudahan bagi kita untuk memanfaatkan atau mengelola binatang-binatang ternak untuk dimanfaatkan sesuai kebutuhan manusia. Dapat untuk dimakan dan untuk menghasilkan suatu  produk olahan.Pada  bimatang-binatang ternak tersebut terdapat  manfaat yang banyak bagi kita, jika kita mau memikirkannya.

Kesimpulan :

  • Saccharomyces adalah genus dalam kerajaan jamur yang mencakup banyak jenis ragi. Saccharomyces berasal dari bahasa Latin yang berarti gula jamur. Banyak anggota dari genus ini dianggap sangat penting dalam produksi makanan.
  • Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang.
  • Khamir jenis Saccharomyces cereviceae merupakan jenis khamir yang paling umum digunakan pada pembuatan roti
  • Pembuatan roti dapat diagi menjadi dua bagian utama yaitu proses pembuatan adonan dan proses pembakaran.

Sumber :

http://ptp2007.wordpress.com/2007/10/08/fermentasi/

http://swiss8910.blogspot.com/2011/03/saccharomyces-cerevisiae-dalam-industri.html

http://zhulmaycry.blogspot.com/2009/08/jamur-ragi-saccharomyces-cerevisiae.html

http://www.scribd.com/doc/50834352/Fermentasi-pada-roti

http://abipbu6.blogspot.com/2011/04/ragi.html

http://nurhidayat.lecture.ub.ac.id/2009/09/fermentasi-roti/

http://yuphyyehahaa.blogspot.com/2011/06/peranan-enzim-dalam-pengolahan-roti.html

 

 

PEMAMFAATAN BAKTERI Rhizopus Oryzae DALAM INDUSTRI TEMPE

Rhizopus orizae

Klasifikasi :

Kingdom         : Fungi

Divisio             : Zygomycota

Class                : Zygomycetes

Ordo                : Mucorales

Familia            : Mucoraceae

Genus              : Rhizopus

Species            : Rhizopus oryzae

Rhizopus sp. yaitu koloni berwarna putih berangsur-angsur menjadi abu-abu; stolon halus atau sedikit kasar dan tidak berwarna hingga kuning kecoklatan; sporangiofora tumbuh dari stolon dan mengarah ke udara, baik tunggal atau dalam kelompok (hingga 5 sporangiofora); rhizoid tumbuh berlawanan dan terletak pada posisi yang sama dengan sporangiofora; sporangia globus atau sub globus dengan dinding berspinulosa (duri-duri pendek), yang berwarna coklat gelap sampai hitam bila telah masak; kolumela oval hingga bulat, dengan dinding halus atau sedikit kasar; spora bulat, oval atau berbentuk elips atau silinder; suhu optimal untuk pertumbuhan 350C, minimal 5-70C dan maksimal 440C. Berdasarkan asam laktat yang dihasilkan Rhizopus oryzae termasuk mikroba heterofermentatif (Kuswanto dan Slamet, 1989).

Rhizopus oryzae pada industri tempe

Tempe adalah makanan yang populer di negara kita. Meskipun merupakan makanan yang sederhana, tetapi tempe mempunyai atau mengandung sumber protein nabati yang cukup tinggi. Tempe adalah makanan yang dibuat dari fermentasi terhadap biji kedelai atau beberapa bahan lain yang menggunakan beberapa jenis kapang Rhizopus, seperti Rhizopus oligosporus, Rh. oryzae, Rh. stolonifer (kapang roti), atau Rh. arrhizus, sehingga membentuk padatan kompak berwarna putih. Sediaan fermentasi ini secara umum dikenal sebagai ragi tempe. Warna putih pada tempe disebabkan adanya miselia jamur yang tumbuh pada permukaan biji kedelai. Tekstur kompak juga disebabkan oleh mise1ia jamur yang menghubungkan biji-biji kedelai tersebut. Banyak sekali jamur yang aktif selama fermentasi, tetapi umumnya para peneliti menganggap bahwa Rhizopus sp merupakan jamur yang paling dominan. Jamur yang tumbuh pada kedelai tersebut menghasilkan enzim-enzim yang mampu merombak senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana sehingga senyawa tersebut dengan cepat dapat dipergunakan oleh tubuh.

Tempe banyak dikonsumsi di Indonesia, tetapi sekarang telah mendunia. Kaum vegetarian di seluruh dunia banyak yang telah menggunakan tempe sebagai pengganti daging. Akibatnya sekarang tempe diproduksi di banyak tempat di dunia, tidak hanya di Indonesia. Berbagai penelitian di sejumlah negara, seperti Jerman, Jepang, dan Amerika Serikat. Indonesia juga sekarang berusaha mengembangkan galur (strain) unggul Rhizopus untuk menghasilkan tempe yang lebih cepat, berkualitas, atau memperbaiki kandungan gizi tempe. Beberapa pihak mengkhawatirkan kegiatan ini dapat mengancam keberadaan tempe sebagai bahan pangan milik umum karena galur-galur ragi tempe unggul dapat didaftarkan hak patennya sehingga penggunaannya dilindungi undang-undang (memerlukan lisensi dari pemegang hak paten).

Jamur Rhizopus oryzae merupakan jamur yang sering digunakan dalam pembuatan tempe (Soetrisno, 1996). Jamur Rhizopus oryzae aman dikonsumsi karena tidak menghasilkan toksin dan mampu menghasilkan asam laktat (Purwoko dan Pamudyanti, 2004). Jamur Rhizopus oryzae mempunyai kemampuan mengurai lemak kompleks menjadi trigliserida dan asam amino (Septiani, 2004). Selain itu jamur Rhizopus oryzae mampu menghasilkan protease (Margiono, 1992). Menurut Sorenson dan Hesseltine (1986), Rhizopus sp tumbuh baik pada kisaran pH 3,4-6. Pada penelitian semakin lama waktu fermentasi, pH tempe semakin meningkat sampai pH 8,4, sehinggajamur semakin menurun karena pH tinggi kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur. Secara umum jamur juga membutuhkan air untuk pertumbuhannya, tetapi kebutuhan air jamur lebih sedikit dibandingkan dengan bakteri. Selain pH dan kadar air yang kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur, jumlah nutrien dalam bahan, juga dibutuhkan oleh jamur.

                                                                       ( Anonymous,2010 )

Pembuatan Tempe

Pada dasarnya proses pembuatan tempe merupakan proses penanaman mikroba jenis jamur Rhizopus sp pada media kedelai, sehingga terjadi proses fermentasi kedelai oleh ragi tersebut. Hasil fermentasi menyebabkan tekstur kedelai menjadi lebih lunak, terurainya protein yang terkandung dalam kedelai menjadi lebih sederhana, sehingga mempunyai daya cerna lebih baik dibandingkan produk pangan dari kedelai yang tidak melalui proses fermentasi.

Tempe terbuat dari kedelai dengan bantuan jamur Rhizopus sp. Jamur ini akan mengubah protein kompleks kacang kedelai yang sukar dicerna menjadi protein sederhana yang mudah dicerna karena adanya perubahan-perubahankimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Selama proses fermentasi kedelai menjadi tempe, akan dihasilkan antibiotika yang akan mencegah penyakit perut seperti diare. Pembuatan tempe dilakukan dengan berbagai cara diantaranya adalah:

1. Cara Sederhana

Cara sederhana adalah cara pembuatan tempe yang biasa dilakukan oleh para pengrajin tempe di Indonesia.

  • Pada tahap awal pembuatan tempe, biji kedelai direbus. Tahap perebusan ini berfungsi sebagai proses hidrasi, yaitu agar biji kedelai menyerap air sebanyak mungkin. Perebusan juga dimaksudkan untuk melunakkan biji kedelai supaya nantinya dapat menyerap asam pada tahap perendaman.
                                                                Gambar 1 : proses perebusan
  • Kulit biji kedelai dikupas pada tahap pengupasan agar miselium fungi dapat menembus biji kedelai selama proses fermentasi. Pengupasan dapat dilakukan dengan tangan, diinjak-injak dengan kaki, atau dengan alat pengupas kulit biji.
  • Setelah dikupas, biji kedelai direndam. Tujuan tahap perendaman ialah untuk hidrasi biji kedelai dan membiarkan terjadinya fermentasi asam laktat secara alami agar diperoleh keasaman yang dibutuhkan untuk pertumbuhan fungi. Fermentasi asam laktat terjadi dicirikan oleh munculnya bau asam dan buih pada air rendaman akibat pertumbuhan bakteri Lactobacillus. Bila pertumbuhan bakteri asam laktat tidak optimum (misalnya di negara-negara subtropis[4], asam perlu ditambahkan pada air rendaman. Fermentasi asam laktat dan pengasaman ini ternyata juga bermanfaat meningkatkan nilai gizi dan menghilangkan bakteri-bakteri beracun.

Gambar 2 : proses perendaman

  • Proses pencucian akhir dilakukan untuk menghilangkan kotoran yang mungkin dibentuk oleh bakteri asam laktat dan agar biji kedelai tidak terlalu asam. Bakteri dan kotorannya dapat menghambat pertumbuhan fungi.
                                                             Gambar.3 : Proses pencucian akhir
  • Inokulasi dilakukan dengan penambahan inokulum, yaitu ragi tempe atau laru. Inokulum dapat berupa kapang yang tumbuh dan dikeringkan pada daun waru atau daun jati (disebut usar; digunakan secara tradisional), spora kapang tempe dalam medium tepung (terigu, beras, atau tapioka; banyak dijual di pasaran), ataupun kultur R. oligosporus murni (umum digunakan oleh pembuat tempe di luar Indonesia). Inokulasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu (1) penebaran inokulum pada permukaan kacang kedelai yang sudah dingin dan dikeringkan, lalu dicampur merata sebelum pembungkusan; atau (2) inokulum dapat dicampurkan langsung pada saat perendaman, dibiarkan beberapa lama, lalu dikeringkan.

Gambar 4 : Proses perataan dan pemisahan air rendaman pada kedelai

  • Setelah diinokulasi, biji-biji kedelai dibungkus atau ditempatkan dalam wadah untuk fermentasi. Berbagai bahan pembungkus atau wadah dapat digunakan (misalnya daun pisang, daun waru, daun jati, plastik, gelas, kayu, dan baja), asalkan memungkinkan masuknya udara karena kapang tempe membutuhkan oksigen untuk tumbuh. Bahan pembungkus dari daun atau plastik biasanya diberi lubang-lubang dengan cara ditusuk-tusuk.

                                                          Gambar 5 : Pembungkusan tempe

  • Biji-biji kedelai yang sudah dibungkus dibiarkan untuk mengalami proses fermentasi. Pada proses ini kapang tumbuh pada permukaan dan menembus biji-biji kedelai, menyatukannya menjadi tempe. Fermentasi dapat dilakukan pada suhu 20 °C–37 °C selama 18–36 jam. Waktu fermentasi yang lebih singkat biasanya untuk tempe yang menggunakan banyak inokulum dan suhu yang lebih tinggi, sementara proses tradisional menggunakan laru dari daun biasanya membutuhkan waktu fermentasi sampai 36 jam.

 2. Cara Baru

Pada prinsipnya cara pembuatan tempe dengan cara baru sama dengan cara yang lama atau tradisional dan perbedaannya adalah terletak pada tahap pengupasan kulit kedelai. Dimana pada cara lama (tradisional) kedelai direbus dan direndam bersama kulitnya atau masih utuh sedangkan pada cara yang baru sebelumnya kedelai telah dikupas kulitnya (kupas kering) dengan menggunakan alat pengupasan kedelai. Tahap-tahap selanjutnya sama dengan cara tradisional.

Tempe yang dibuat dengan cara baru warnanya (warna kedelai) lebih pucat bila dibandingkan dengan cara lama.ahal ini disebabkan –karena pada cara baru kedelai direbus dan direndam dalam keadaan sudah terkupas kulitnya sehingga ada zat-zat yang larut (Warisno, 2010).

Proses biokimia di tempe

Selama proses pembuatan tempe terjadi perubahan materi, yaitu perubahan fisika dan kimia yaitu: Perubahan fisika ditandai dengan perubahan wujud atau fase zat yang umumnya bersifat sementara dan struktur molekulnya tetap. Sedangkan perubahan kimia adalah perubahan materi yang menghasilkan zat yang jenisnya baru. Perubahan kimia disebut juga reaksi kimia.

Adanya perubahan suhu, yaitu selama proses inkubasi tempe . Perubahan kimia yang terjadi pada proses pembuatan tempe adalah pada saat inkubasi. Pada saat itu terjadilah reaksi fermentasi. Proses fermentasi yang dilakukan oleh jamur Rhizopus sp menghasilkan energi. Energi tersebut sebagian ada yang dilepaskan oleh jamur Rhizopus sp sebagai energi panas. Energi panas itulah yang menyebabkan perubahan suhu selama proses inkubasi tempe. Selain terjadi perubahan suhu, selama proses inkubasi tempe juga terjadi perubahan warna, dan munculnya titik- titik air yang dapat diamati pada permukaan dalam plastik pembungkus tempe. Pada awal pengamatan, kedelai pada tempe seperti berselimut kapas yang putih. Tetapi dengan bertambahnya masa inkubasi, mulai muncul warna hitam pada permukaan.

Perubahan warna ini menunjukkan adanya reaksi kimia pada proses inkubasi. Jamur Rhizopus sp tergolong makhluk hidup. Oleh karena itu ia juga melakukan respirasi. Respirasi merupakan reaksi kimia atau perubahan kimia. Salah satu zat yang dilepaskan dari peristiwa respirasi adalah gas karbondioksida dan uap air. Uap air itulah yang menyebabkan permukaan dalam plastik pembungkus tempe basah oleh titik-titik air. Sebuah reaksi kimia tidak selalu menunjukkan seluruh ciri reaksi tersebut. Kadang, reaksi tersebut hanya menunjukkan salah satu atau beberapa ciri saja (Sutikno, 2009).

Fermentasi merupakan tahap terpenting dalam proses pembuatan tempe. Menurut hasil penelitian pada tahap fermentasi terjadi penguraian karbohidrat, lemak, protein dan senyawa-senyawa lain dalam kedelai menjadi molekul-molekul yang lebih kecil sehingga mudah dimafaatkan tubuh. Pada proses fermentasi kedelai menjadi tempe terjadi aktivitas enzim amilolitik, lipolitik dan proteolitik, yang diproduksi oleh kapang Rhizopus sp. Pada proses pembuatan tempe, sedikitnya terdapat empat genus rhizopus yang dapat digunakan. Rhizopus oligosporus merupakan genus utama, kemudian Rhizopus oryzae merupakan genus lainnya yang digunakan pada pembuatan tempe Indonesia.

Produsen tempe di Indonesia tidak menggunakan inokulum berupa biakan murni kapang Rhizopus sp., namun menggunakan inokulum dalam bentuk bubuk yang disebut laru atau inokulum biakan kapang pada daun waru yang disebut usar. Pada penelitian ini dipelajari aktivitas enzim-enzim a-amilase, lipase dan protease pada proses fermentasi kedelai menjadi tempe menggunakan biakan murni rhizopus oligosporus, rhizopus oryzae dan laru.

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

 Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pembuatan tempe adalah sebagai berikut:

1. Oksigen

Oksigen dibutuhkan untuk pertumbuhan kapang. Aliran udara yang terlalu cepat menyebabkan proses metabolisme akan berjalan cepat sehingga dihasilkan panas yang dapat merusak pertumbuhan kapang. Oleh karena itu apabila digunakan kantong plastik sebagai bahan pembungkusnya maka sebaiknya pada kantong tersebut diberi lubang dengan jarak antara lubang yang satu dengan lubang lainnya sekitar 2 cm.

2. Uap air

Uap air yang berlebihan akan menghambat pertumbuhan kapang. Hal ini disebabkan karena setiap jenis kapang mempunyai Aw optimum untuk pertumbuhannya.

3. Suhu

Kapang tempe dapat digolongkan kedalam mikroba yang bersifat mesofilik, yaitu dapat tumbuh baik pada suhu ruang (25-27oC). Oleh karena itu, maka pada waktu pemeraman, suhu ruangan tempat pemeraman perlu diperhatikan.

4. Keaktifan Laru

Laru yang disimpan pada suatu periode tertentu akan berkurang keaktifannya. Karena itu pada pembuatan tape sebaiknya digunakan laru yang belum terlalu lama disimpan agar dalam pembuatan tempe tidak mengalami kegagalan.

Untuk membeuat tempe dibutuhkan inokulum atau laru tempe atau ragi tempe. Laru tempe dapat dijumpai dalam berbagai bentuk misalnya bentuk tepung atau yang menempel pada daun waru dan dikenal dengan nama Usar. Laru dalam bentuk tepung dibuat dengan cara menumbuhkan spora kapang pada bahan, dikeringkan dan kemudian ditumbuk. Bahan yang akan digunakan untuk sporulasi dapat bermacam-macam seperti tepung terigu, beras, jagung, atau umbi-umbian.

Berdasarkan atas tingkat kemurniannya, inokulum atau laru tempe dapat dibedakan atas: inokulum murni tunggal, inokulum campuran, dan inokulum murni campuran. Adapun perbedaannya adalah pada jenis dan banyaknya mikroba yang terdapat dan berperan dalam laru tersebut.

Mikroba yang sering dijumpai pada laru tempe adalah kapang jenis Rhizopus oligosporus, atau kapang dari jenis R. oryzae. Sedangkan pada laru murni campuran selain kapang Rhizopus oligosporus, dapat dijumpai pula kultur murni Klebsiella.

Selain bakteri Klebsiella, ada beberapa jenis bakteri yang berperan pula dalam proses fermentasi tempe diantaranya adalah: Bacillus sp., Lactobacillus sp., Pediococcus sp., Streptococcus sp., dan beberapa genus bakteri yang memproduksi vitamin B12. Adanya bakteri Bacillus sp pada tempe merupakan kontaminan, sehingga hal ini tidak diinginkan.

Pada tempe yang berbeda asalnya sering dijumpai adanya kapang yang berbeda pula (Dwidjoseputro dan Wolf, 1970). Jenis kapang yang terdapat pada tempe Malang adalah R. oryzae., R. oligosporus., R. arrhizus dan Mucor rouxii. Kapang tempe dari daerah Surakarta adalah R. oryzaei dan R. stolonifer sedangkan pada tempe Jakarta dapat dijumpai adanya kapang Mucor javanicus., Trichosporon pullulans., A. niger dan Fusarium sp.

                                                                     (Anonymous,2010)

Masing-masing varietas dari kapang Rhizopus berbeda reaksi biokimianya, hal ini terutama disebabkan adanya perbedaan dari enzim yang dihasilkan. Pektinase hanya disintesa oleh R. arrhizus dan R. stolonifer. Sedangkan enzim amilase disintesa oleh R. oligosporus dan R. oryzae tetapi tidak disintesa oleh R. arrhizus.

Selama proses fermentasi, kedelai akan mengalami perubahan baik fisik maupun kimianya. Protein kedelai dengan adanya aktivitas proteolitik kapang akan diuraikan menjadi asan-asam amino, sehingga nitrogen terlarutnya akan mengalami peningkatan. Dengan adanya peningkatan dari nitrogen terlarut maka pH juga akan mengalami peningkatan. Nilai pH untuk tempe yang baik berkisar antara 6,3 sampai 6,5. Kedelai yang telah difermentasi menjadi tempe akan lebih mudah dicerna. Selama proses fermentasi karbohidrat dan protein akan dipecah oleh kapang menjadi bagian-bagian yang lebih mudah larut, mudah dicerna dan ternyata bau langu dari kedelai juga akan hilang.

Kadar air kedelai pada saat sebelum fermentasi mempengaruhi pertumbuhan kapang. Selama proses fermentasi akan terjadi perubahan pada kadar air dimana setelah 24 jam fermentasi, kadar air kedelai akan mengalami penurunan menjadi sekitar 61% dan setelah 40 jam fermentasi akan meningkat lagi menjadi 64% (Sudarmaji dan Markakis, 1977).

Perubahan-perubahan lain yang terjadi selama fermentasi tempe adalah berkurangnya kandungan oligosakarida penyebab flatulence. Penurunan tersebut akan terus berlangsung sampai fermentasi 72 jam.

Selama fermentasi, asam amino bebas juga akan mengalami peningkatan dan peningkatannya akan mencapai jumlah terbesar pada waktu fermentasi 72 jam (Murata et al., 1967). Kandungan serat kasar dan vitamin akan meningkat pula selama fermentasi kecuali vitamin B1 atau yang lebih dikenal dengan thiamin (Shurtleff dan Aoyagi).

Adapun kadar senyawa kimia yang terkandung dalam tempe adalah sebagai berikut :

1. Asam Lemak

Kandungan lemak pada tempe secara umum sebanyak 18-32%. Selama proses fermentasi tempe, terdapat tendensi adanya peningkatan derajat ketidakjenuhan terhadap lemak. Dengan demikian, asam lemak tidak jenuh majemuk (polyunsaturated fatty acids, PUFA) meningkat jumlahnya. Asam lemak tidak jenuh mempunyai efek penurunan terhadap kandungan kolesterol serum, sehingga dapat menetralkan efek negatif sterol di dalam tubuh.

2. Vitamin

Dua kelompok vitamin terdapat pada tempe, yaitu larut air (vitamin B kompleks) dan larut lemak (vitamin A, D, E, dan K). Tempe merupakan sumber vitamin B yang sangat potensial. Jenis vitamin yang terkandung dalam tempe antara lain vitamin B1 (tiamin), B2 (riboflavin), asam pantotenat, asam nikotinat (niasin), vitamin B6 (piridoksin), dan B12 (sianokobalamin).

3. Mineral

Tempe mengandung mineral makro dan mikro dalam jumlah yang cukup. Jumlah mineral besi, tembaga, dan zink berturut-turut adalah 9,39; 2,87; dan 8,05 mg setiap 100 g tempe.Kapang tempe dapat menghasilkan enzim fitase yang akan menguraikan asam fitat (yang mengikat beberapa mineral) menjadi fosfor dan inositol. Dengan terurainya asam fitat, mineral-mineral tertentu (seperti besi, kalsium, magnesium, dan zink) menjadi lebih tersedia untuk dimanfaatkan tubuh.

4. Anti Oksidan

Di dalam tempe juga ditemukan suatu zat antioksidan dalam bentuk isoflavon. Seperti halnya vitamin C, E, dan karotenoid, isoflavon juga merupakan antioksidan yang sangat dibutuhkan tubuh untuk menghentikan reaksi pembentukan radikal bebas. Dalam kedelai terdapat tiga jenis isoflavon, yaitu daidzein, glisitein, dan genistein. Pada tempe, di samping ketiga jenis isoflavon tersebut juga terdapat antioksidan faktor II (6,7,4-trihidroksi isoflavon) yang mempunyai sifat antioksidan paling kuat dibandingkan dengan isoflavon dalam kedelai. Antioksidan ini disintesis pada saat terjadinya proses fermentasi kedelai menjadi tempe oleh bakteri Micrococcus luteus dan Coreyne bacterium.

5. Protein

Kandungan protein pada tempe sebanyak 35-45%

6. Karbohidrat

Kandungan karbohidrat pada tempe sebesar 12-30%

7. Air

Kandungan air pada tempe sebesar 7 %.

 Produksi tempe secara tradisional dan modern

Pembuatan tempe secara tradisional biasanya menggunakan tepung tempe yang dikeringkan di bawah sinar matahari. Sekarang pembuatan tempe ada juga yang menggunakan ragi tempe, Inokulum rhizopus sp. yang berwarna putih kapas. Cara pembuatan tempe secara tradisional, yaitu dengan cara menginjak-injak biji kedelai untuk mengupas bijinya. Cara ini menimbulkan kesan yang tidak higienis. Akibatnya, ada orang yang tidak menyukai tempe karena hal tersebut.

Untuk mengatasi masalah tersebut, dewasa ini telah ditemukan cara baru pembuatan temep dengan menggunakan mesin pengupas. Pembuatan tempe dengan mesin pengupas kulit kedelai dapat meningkatkan hasil produksi beberapa kali lipat. Selain produk temep terjamin kebersihannya, pembuatan temep dengan mesin dapat meningkatkan pendapatan para pengusaha tempe. Dengan mesin, orang dapat menggarap kedelai untuk tempe tidak kurang darin 800kg perhari. Jika dikerjakan secara tradisional orang hanya mampu mengerjakan 10kg kedelai saja tiap hari.

Fungsi utama mesin pengupas kedelai adalah membersihkan  keeping biji kedelai dari kulitnya. Sayangnyab mesin ini tidak hanya mengupas kulit luar saja, tetapi kulit arinya juga terkelupas. Bagi pengusaha tempe tradisional hal itu agak mengecewakan. Menurut mereka kulit ari kedelai mengandung semacam zat yang memungkinkan kapang tempe tumbuh lebih baik. Zat yang terkandung dalam kulit ar I itu akan menghasilkan lendir yang bakal diserap kepingan-kepingan biji kedelai ketika di rebus.

Kelemahan mesin pengupas adalah belum dapat memisahkan kepingan biji dari tunas lembaga kedelai. Adanya tunas lembaga dari  biji kedelai dapat menimbulkan rasa pahit dari tempe. Agar rasa tempe tidak pahit, tunas lembag pada   biji kedelai harus di buang. Sayangnya sampai sekarang belum twerdapat mesin pengupas yang dapat membuang tunas lembaga kedelai dari kepingan bijinya. Namun, ada cara mudah mengupas dan membelah biji kedelai, yaitu dengan merendam kedelai hingga kulit arinya terkelupas, selanjutnya kedelai digosok-gosokkan dengan kedua telapak tangan hingga biji kedelai terbelah.

Farmers Market sebuah mal mendirikan sebuah area pemrosesan tahu dan tempe dengan menggunakan mesin modern hasil karya Prof.Dr.Ir.Ign Suharto, APD dari Universitas Parahyangan. Pembuatan tahu dan tempe ini didasarkan pada konsep praktek terbaik dalam produksi makanan (Good Manufacturing Practices-GMP) seperti tingkat kebersihan (higienitas) dan juga sanitasi.

Tempe yang merupakan produk lokal dapat diproduksi secara higienis tidak seperti yang banyak orang mencap pemrosesan tahu itu selalu ‘jorok’ karena di injak-injak. Pemrosesan tempe ini telah diresmikan oleh Menteri Pertanian Indonesia, Bp. Anton Apriantono pada hari rabu, 4 maret 2009 kemarin. Beliau pun berpesan agar hal seperti ini agar terus berlanjut agar para petani dan usaha kecil di Indonesia  semakin baik kualitasnya.

                                                                     (Mesin pembuatan tempe)

 Produksi tempe agar tahan lama

Untuk tahan lama, tempe yang misalnya akan menjadi produk ekspor dapat di bekukan dan dikirim ke luar negeri di dalam peti kemas pendingin. Proses membekukan tempu untuk ekspor sbb : mula-mula tempe di iris-iris setebal 2 – 3 cm dan di blanching direndam dalam air mendidih selama lima menit untuk mengaktifkan kapang dan enzim. Kemudian tempe di bungkus dengan plastik selofan dan di bekukan pada suhu 40 derajat Celcius sekitar 6 jam. Setelah beku disimpan pada suhu beku sekitar 20 derajat celcius selama 100 hari tanpa mengalami perubahan sifat penampak warna, bau dan rasa.

Hasil olahan tempe agar awet dapat dilakukan dengan cara yaitu :

1. Pengeringan Tempe

Pengeringan adalah suatu proses menghilangkan sebagian air dari suatu bahan.Tujuan utama pengeringan adalah menurunkan aktivitas air (a) sampai pada tingkat tertentu, sehingga aktivitas mikroorganisma dan reaksi kimia serta biokimia yang terjadi ditekan seminimal mungkin sampai produk menjadi lebih awet.

Tempe dapat diawetkan dengan cara pengeringan menggunakan alat pengering (oven). Tempe yang akan dikeringkan mula-mula diiris-iris setebal 2,5 cm, kemudian dikukus pada suhu 1000C selama 10 menit. Pengukusan ini penting, karena menurut hasil penelitian Hermana et al. (1972) produk tempe kering yang dihasilkan tanpa perlakuan pengukusan ternyata mempunyai rasa pahit. Kemudian tempe dikeringkan dengan oven pada suhu 70oC selama 6 – 10 jam.
Hasil akhir merupakan tempe kering yang mempunyai kadar air 4 – 8 persen.  Tingkat kadar air yang rendah ini memungkinkah tempe dapat disimpan pada suhu kamar (dengan cara dibungkus plastik) selama berbulanbulan tanpa terjadi perubahan warna dan citarasa (flavor). Jika akan dipakai, tempe kering tersebut harus direkonstitusi dengan cara perendaman menggunakan air panas (90 – 1000C) selama 5 – 10 menit.

2. Pembekuan Tempe

Mula-mula tempe diiris-iris setebal 2 – 3 cm dan diblancing dengan merendam dalam air mendidih selama 5 menit untuk menginaktifkan kapang, enzim proteolitik dan enzim lipolitik. Kemudian tempe dibungkus dengan plastik selofan dan dibekukan pada suhu -24 sampai -400C. Setelah beku tempe dapat disimpan pada suhu beku selama 100 hari tanpa mengalami perubahan sifat-sifat organoleptik (penampakan, warna, bau dan rasa).

3. Pengalengan Tempe

Pengalengan makanan adalah suatu prose pengawetan makanan dengan mengepak bahan makanan tersebut di dalam wadah gelas atau kaleng yang dapat ditutup secara hermetis sehingga kedap udara, dipanaskan sampai suhu yang cukup untuk menghancurkan mikroorganisme pembusuk dan patogen di dalam bahan, kemudian didinginkan dengan cepat untuk mencegah terjadinya over cooking dari bahan makanan serta menghindari aktifnya kembali bakteri tahan panas (thermofilik). Selama proses pengalengan diusahakan agar pemanasan yang diberikan tidak mengakibatkan kerusakan nilai gizi pangan yang dikalengkan.

  • Persiapan Bahan

Mula-mula tempe diiris-iris setebal 2 – 3 cm dengan panjang sebesar 2/3 panjang kaleng/gelas jar dan diblancing dengan cara merendamkannya dalam air mendidih selama 5 menit untuk menginaktifkan kapang enzim kapang enzim proteolitik dan enzim lipolitik.

  • Pengisian (filling)
  1. Masukkan potongan-potongan tempe ke dalam kaleng atau gelas jar sampai batas 0,25 inci dari permukaan kaleng atau 0,5 inci jika digunakan gelas jar.
  2. Tambahkan larutan garam 2 persen dalam keadaan panas sampai batas 0,25 inci dari

permukaan baik kaleng maupun gelas jar. Larutan garam yang digunakan harus bersih yang dapat dilakukan dengan cara penyaringan.

  • Exhausting dan Penutupan

Kaleng atau gelas yang telah diisi tersebut di exhaust dengan cara memanaskan di dalam water bath sampai 2/3 bagian gelas jar atau kaleng terendam dan dibiarkan sampai mencapai suhu 160oF selama 5 – 10 menit. Kemudian kaleng atau gelas jar cepat-cepat ditutup dengan menggunakan alat double-seamer. Jangan membiarkan kaleng atau gelas jar menjadi dingin sebelum processing.

  • Processing
    Masukkan kaleng atau gelas jar yang sudah ditutup tersebut ke dalam retort (otoklaf) kemudian disterilisasi pada suhu 240oF selama 30 menit untuk kaleng dan 35 menit untuk gelas jar.
  • Pendinginan
    Dinginkan dengan segera kaleng yang sudah disterilisasi tersebut dalam air mengalir sampai kira-kira mencapai suhu 1000C. Untuk gelas jar, pendinginannya dilakukan dengan membiarkan di udara terbuka. Kemudian kaleng dikeringkan dengan lap bersih dan disimpan (Santoso, 2005).

Kajian Agama

Di dalam Al-Quran secara tersirat Allah SWT telah menyiratkan akan pentingnya segala hal yang ada dilangit maupun yang ada dibumi sehingga manusia diharapkan untuk lebih peka. Termasuk mikroorganisme yang merupakan contoh mahluk hidup mikroskopis yang Allah ciptakan dengan bentuk dan struktur yang sudah dirancang sebaik-sebaiknya, hal ini tersirat dalam beberapa ayat di dalam Al-Quran diantaranya dalam :

QS. Al-furqan : 2

Artinya : “yang kepunyaan-Nya lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu baginya dalam kekuasaan-Nya, dan Dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya”.

Maksudnya: segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup.

Pada Al Furqan yang dijelaskan adalah bahwa Allah menciptakan mahluk kecil yang bernama bakteri dalam bentuk dan ukuran yang memang sudah dirancang dengan sebaiknya-baiknya. Mahluk mikroskopik yang hanya bias dilihat dengan bantuan mikroskop dan terdapat susunan yang begitu rumit didalamnya, di dalam susunan rumit itulah terdapat manfaat yang luar biasa yang Allah simpan untuk dipergunakan sebaik-baiknya. Manfaat yang bisa digunakan adalah dengan penggunaan fermentasi menggunakan bakteri, menghasilkan Yogurth yang sangat baik untuk pencernaan dan lain sebagainya.

Kesimpulan

  1. Jamur Rhizopus oryzae merupakan jamur yang sering digunakan dalam pembuatan tempe. Jamur Rhizopus oryzae aman dikonsumsi karena tidak menghasilkan toksin dan mampu menghasilkan asam laktat. Jamur Rhizopus oryzae mempunyai kemampuan mengurai lemak kompleks menjadi trigliserida dan asam amino. Selain itu jamur Rhizopus oryzae mampu menghasilkan protease. Rhizopus sp tumbuh baik pada kisaran pH 3,4-6. Pada penelitian semakin lama waktu fermentasi, pH tempe semakin meningkat sampai pH 8,4, sehinggajamur semakin menurun karena pH tinggi kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur. Secara umum jamur juga membutuhkan air untuk pertumbuhannya, tetapi kebutuhan air jamur lebih sedikit dibandingkan dengan bakteri. Selain pH dan kadar air yang kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur, jumlah nutrien dalam bahan, juga dibutuhkan oleh jamur.
  2. Fermentasi merupakan tahap terpenting dalam proses pembuatan tempe. Menurut hasil penelitian pada tahap fermentasi terjadi penguraian karbohidrat, lemak, protein dan senyawa-senyawa lain dalam kedelai menjadi molekul-molekul yang lebih kecil sehingga mudah dimafaatkan tubuh. Pada proses fermentasi kedelai menjadi tempe terjadi aktivitas enzim amilolitik, lipolitik dan proteolitik, yang diproduksi oleh kapang Rhizopus sp. Pada proses pembuatan tempe, sedikitnya terdapat empat genus rhizopus yang dapat digunakan. Rhizopus oligosporus merupakan genus utama, kemudian Rhizopus oryzae merupakan genus lainnya yang digunakan pada pembuatan tempe Indonesia.

 

Daftar Pustaka

Santoso. 2005. Teknologi Pengolahan Kedelai. Fakultas Pertanian Universitas Wdyagama,Malang.
sutikno. 2009. http://sutikno.blog.uns.ac.id/2009/04/28/fermentasi-tempe/

Warisno dan Kres Dahana. 2010. Meraup Untung dari Olahan Kedelai. Jakarta Selatan: Penerbit PT. Agro Media Pustaka

http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/13/peranan-rhizopus-oryzae-pada-industri-tempe-

dalam-peranan-peningkatan-gizi-pangan/

http://arifqbio.multiply.com/journal/item/8/Seri_Bioteknologi:

http://frisky-marto.blogspot.com/2010/03/imu-gizi-dalam-keperawatan.html:

http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20101003024319AAEhf57

http://id.wikipedia.org/wiki/Tempe

http://karya-uniq.blogspot.com/http://karya-uniq.blogspot.com/:

http://sutikno.blog.uns.ac.id/2009/04/28/fermentasi-tempe/

http://Www.Crayonpedia.Org/Mw/Bab_Xiii_Bioteknologi_Dan_Peranannya_Bagi_Kehidupan: 

http://www.detikfood.com/read/2009/03/06/112018/1095428/294/pembuatan-tahu-dan-tempe-higienis-dan-modern-diresmikan

PEMANFAATAN MIKROORGANISME DI BIDANG PANGAN BERBASIS BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

A. MIKROORGANISME

Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan. Mikroorganisme disebut juga organisme mikroskopik. Mikroorganisme dapat menjadi bahan pangan ataupun mengubah bahan pangan menjadi bentuk lain. Proses yang dibantu oleh mikroorganisme misalnya melalui fermentasi, seperti keju, yoghurt, dan berbagai makanan lain termasuk kecap dan tempe. Pada masa mendatang diharapkan peranan mikroorganisme dalam penciptaan makanan baru seperti mikroprotein dan protein sel tunggal. Mengenal sifat dan cara hidup mikroorganisme juga akan sangat bermanfaat dalam perbaikan teknologi pembuatan makanan.

B. JENIS-JENIS MIKROORGANISME YANG DIMANFAATKAN UNTUK MENINGKATKAN PRODUK PANGAN

No.

Bahan Pangan

Mikroorganisme

Golongan

Produk

1 Susu Lactobacillus bulgaricus
Streptococcus termophillus
Streptococcus lactis
Panicillium requiforti
Propioni bacterium
Lactobacillus casei
Bakteri
Bakteri
Bakteri
Jamur
Bakteri
Bakteri
Yoghurt
Yoghurt
Mentega
Keju
Keju Swiss
Susu asam
2 Kedelai Rhizopus oligosporus
Rhizopus stoloniferus
Rhizopus oryzae
Aspergillus oryzae
Jamur
Jamur
Jamur
Jamur
Tempe
Tempe
Tempe
Kecap
3 Kacang tanah Neurospora sitophyla Jamur Oncom
4 Beras Saccharomyces cereviseae
Endomycopsis fibulegera
Jamur
Jamur
Tape Ketan
5 Singkong Saccharomyces elipsoides
Endomycopsis fibulegera
Jamur
Jamur
Tape singkong
6 Air kelapa Acetobacter xylinum Bakteri Nata de coco
7 Tepung gandum Saccharomyces elipsoides Jamur Roti
8 Kubis Enterobacter sp. Bakteri Asinan
9 Padi-padian atau umbi-umbian Saccharomyces cereviseae
Saccharomyces caelsbergensis
Jamur Minuman beralkohol
10 Mikroorganisme Spirulina
Chlorella
Alga bersel satu Protein sel tunggal

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C. BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.

 

D. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL/ TRADISIONAL

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap. Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan.

Proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, dan sebagainya termasuk keju dan yoghurt. Proses tersebut dianggap sebagai bioteknologi masa lalu. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim.

 

 

E. PEMANFAATAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DI BIDANG PANGAN

 

1. Pengolahan Produk Susu

Susu dapat diolah dengan bioteknologi sehingga menghasilkan produk-produk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.

Yoghurt

-       Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang.

-       Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus.

-       Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC.

-       Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat.

Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa. Yoghurt yang nikmat dan bergizi siap dinikmati.

  

Yoghurt dalam kemasan                                        Yoghurt siap saji

 

Metabolisme Bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus Menjadi Yoghurt

Prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan cara penambahan bakteri-bakteri Laktobacillus bulgaris dan Streptoccus thermophillus. Dengan fermentasi ini maka rasa yoghurt akan menjadi asam, karena adanya perubahan laktosa menjadi asam laktat oleh bakteri-bakteri tersebut. Apabila tidak diinginkan rasa yang tidak terlalu asam, tambahkan zat pemanis (gula, sirup) maupun berbagai flavour buatan dari buah-buahan strawberry, nenas, mangga, jambu, dan sebagainya.

Minuman lactobacillus yang banyak dijual di pasaran dan yoghurt ternyata punya perbedaan. Menurut Carmen, dalam proses pembuatannya, minuman lactobacillus hanya menggunakan satu bakteri yaitu Lactobacillus bulgaricus. Sedangkan prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Kedua macam bakteri tersebut akan menguraikan laktosa (gula susu) menjadi asam laktat dan berbagai komponen aroma dan citarasa. Lactobacillus bulgaricus lebih berperan pada pembentukan aroma, sedangkan Streptococcus thermophilus lebih berperan pada pembentukan cita rasa yoghurt.

Proses fermentasi yoghurt berlangsung melalui penguraian protein susu. Sel-sel bakteri menggunakan laktosa dari susu untuk mendapatkan karbon dan energi dan memecah laktosa tersebut menjadi gula sederhana yaitu glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzim β-galaktosidase. Proses fermentasi akhirnya akan mengubah glukosa menjadi produk akhir asam laktat.

Laktosa → Glukosa+Galaktosa →Asam piruvat → Asam laktat+CO2+H2O

Adanya asam laktat memberikan rasa asam pada yoghurt. Hasil fermentasi susu ini merubah tekstur susu menjadi kental. Hal ini dikarenakan protein susu terkoagulasi pada suasana asam, sehingga terbentuk gumpalan. Proses ini memakan waktu 1-3 hari yang merupakan waktu tumbuh kedua bakteri, dan bekerja menjadi 2 fasa, kental dan bening encer dan rasanya asam.

Setelah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan yoghurt. Yoghurt ini dibuat dari susu yang difermentasikan dengan menggunakan bakteri Lactobacillus, pada suhu 40 derajat celcius selama 2,5 jam sampai 3,5 jam. Asam laktat yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dapat mengubah susu menjadi yogurt yang melalui proses fermentasi.

 

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Yoghurt

                       Proses pembuatan Yoghurt melalui teknik Homogenasi

                                         Skema Proses Pembuatan Yoghurt Hingga Pemasaran

Alat-Alat yang Digunakan dalam Proses Produksi Yoghurt

(panci dan kompor)                                  (pengaduk)

     

         Penuangan susu                                Mixing

Keju

Pada pembuatan keju, kelompok bakteri yang dipergunakan adalah bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat yang bisa digunakan adalah Lactobacillus dan Sterptococcus. Ada 4 macam jenis keju, yaitu :

  1. Keju sangat keras, contoh: keju Romano, keju Permesan.
  2. Keju keras, contoh: keju Cheddar, keju Swiss.
  3. Keju setengah lunak, contoh: keju Requefort (keju biru).
  4. Keju lunak, contoh: keju Camembert.

-       Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipesteurisasikan melalui pemanasan sebelum kultur bakteri asam laktat dinokulasikan (ditanam), kemudian didinginkan sampai 30oC.

-       Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan.

-       Akibat dari kegiatan atau aktivitas bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, proses ini disebut pendadihan.

-       Kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih.

-       Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin.

-   Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32oC – 42oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.

 

Metabolisme Bakteri Asam Laktat

Bakteri asam laktat berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat menurut reaksi berikut :

C12H22O11 + H2O  →  4CH3CHOHCOOH
Laktosa            Air                   Asam laktat

Tahapan metabolisme bakteri asam laktat dalam pembuatan keju adalah:

1. Pengasaman

Susu dipanaskan agar bakteri asam laktat, yaitu Streptococcus and Lactobacillus dapat tumbuh. Bakteri-bakteri ini memakan laktosa pada susu dan merubahnya menjadi asam laktat. Saat tingkat keasaman meningkat, zat-zat padat dalam susu (protein kasein, lemak, beberapa vitamin dan mineral) menggumpal dan membentuk dadih.

2. Pengentalan

Bakteri rennet ditambahkan ke dalam susu yang dipanaskan yang membuat protein menggumpal dan membagi susu menjadi bagian cair (air dadih) dan padat (dadih). Setelah dipisahkan, air dadih kadang dipakai untuk membuat keju seperti Ricotta dan Cypriot hallumi namun biasanya air dadih tersebut dibuang. Rennet mengubah gula dalam susu menjadi asam dan protein yang ada menjadi dadih. Jumlah bakteri yang dimasukkan dan suhunya sangatlah penting bagi tingkat kepadatan keju. Proses ini memakan waktu antara 10 menit hingga 2 jam, tergantung kepada banyaknya susu dan juga suhu dari susu tersebut.

3. Pengolahan dadih

Beberapa keju lunak dipindahkan dengan hati-hati ke dalam cetakan. Sebaliknya pada keju-keju lainnya, dadih diiris dan dicincang menggunakan tangan atau dengan bantuan mesin supaya mengeluarkan lebih banyak air dadih. Semakin kecil potongan dadih maka keju yang dihasilkan semakin padat.

 

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Keju

a.      Proses Produksi Keju Cheddar

 

b.      Produksi Keju Mozarella

 

Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Keju

Keterangan :

1. Susu (dalam gelas takar)

2. Termometer

3. Sendok takar

4. Gelas-gelas

5. Kultur Lactobaccilus bulgaricus

6. Lipase

7. Rennet

8. pH paper

 

 

Mentega

-       Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonosto ceremoris.

-       Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman.

-       Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan.

-       Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.

 

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Pembuatan Mentega

            Dalam membuat mentega, alat yang dibutuhkan:

  • Mixer
  • Saringan
  • Mangkuk / Baskom
  • Spatula

Keterangan penggunaan alat:

  1. Masukkan bahan (heavy cream) ke dalam mixer dan aduk dengan menggunakan adukan jenis balloon whisk.
  2. Tutup permukaan bowl mixer supaya heavy cream tidak mengotori dapur kita saat dikocok.
  3. Kocok dengan kecepatan sedang selama 5 – 7 menit bila menggunakan mixer jenis heavy duty.
  4. Hentikan mixer pada saat mentega sudah terpisah dari cairan cream.
  5. Keluarkan kocokan butter dari dalam bowl mixer, kemudian saring menggunakan saringan yang bersih.
  6. Beri mentega dengan sedikit air yang bertujuan untuk benar-benar membersihkan mentega dari campuran cairan sisa heavy cream.
  7. Aduk mentega dengan menggunakan spatula supaya halus dan tidak bergerindil. Aduk selama 2 menit.
  8. Bila ingin membuat jenis mentega yang asin, bisa menambahkan garam saat proses mengaduk ini berlangsung. Bila sudah halus, simpan mentega dalam wadah tertutup dan siap digunakan.

 

 

2. Produk Makanan Non – Susu

Kecap

-       Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus wentii dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu.

-      Jamur Aspergillus wentii bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum.

-       Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

 Kecap

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Kecap

Skema proses pembuatan kecap

 

Pembuatan kecap dengan cara fermentasi di Indonesia, secara singkat adalah sebagai berikut :

  • Kedelai dibersihkan dan direndam dalam air pada suhu kamar selama 12 jam, kemudian direbus selama 4-5 jam sampai lunak.
  • Setelah direbus, kedelai ditiriskan dan didinginkan di atas tampah.
  • Tampah tersebut ditutup dengan lembaran karung goni, karung terigu, atau lembaran plastik. Karena terus berulang kali dipakai, bahan yang digunakan sebagai penutup ini biasanya mengandung spora, sehingga berfungsi sebagai inokulum.
  • Spora kapang Aspergillus wentii akan bergerminasi dan tumbuh pada substrat kedelai dalam waktu 3 sampai 12 hari pada suhu kamar.
  • Kapang dan miselium yang terbentuk akibat fermentasi inilah yang dinamakan koji.
  • Selanjutnya, koji diremas-remas, dijemur, dan kulitnya dibuang.
  • Koji dimasukkan ke dalam wadah dari tanah, tong kayu, atau tong plastik yang berisi larutan garam 20-30 persen.
  • Campuran antara kedelai yang telah mengalami fermentasi kapang (koji) dengan larutan garam inilah yang dinamakan moromi.
  • Fermentasi moromi dilanjutkan selama 14-120 hari pada suhu kamar.
  • Setelah itu, cairan moromi dimasak dan kemudian disaring.

Skema proses produksi kecap

-       Untuk membuat kecap manis, ke dalam filtrat ditambahkan gula merah dan bumbu-bumbu lainnya, diaduk sampai rata dan dimasak selama 4-5 jam.

-       Untuk membuat kecap asin, sedikit gula merah ditambahkan ke dalam filtrat, diaduk, dan dimasak selama 1 jam.

-       Kecap yang telah masak, selanjutnya disaring dengan alat separator untuk memisahkan kecap dari berbagai kotoran, kemudian didinginkan.

-       Langkah akhir pembuatan kecap adalah memasukkannya ke dalam botol gelas, botol plastik, atau botol pet.

-       Secara tradisional, kecap dibuat dengan proses fermentasi, yaitu menggunakan jasa mikroorganisme kapang, khamir, dan bakteri untuk mengubah senyawa makromolekul kompleks yang ada dalam kedelai (seperti protein, lemak, dan karbohidrat) menjadi senyawa yang lebih sederhana, seperti peptida, asam amino, asam lemak dan monosakarida.

-       Adanya proses fermentasi tersebut menjadikan zat-zat gizi dalam kecap menjadi lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan oleh tubuh.

 

 

Tempe                                                            

-       Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.

-       Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi.

-       Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang.

-       Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, antara lain :

a.         Rhyzopus oligosporus

b.         Rhyzopus stolonifer

c.         Rhyzopus arrhizus

d.         Rhyzopus oryzae

-       Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe.

-       Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat.

-       Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai 9x lipat.

   

Perebusan kedelai                                      Tempe yang sudah jadi

 

 

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Tempe

                                                                  Proses Produksi Tempe

 

 

Alat dan Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Tempe

Alat :                                                                          Bahan :
1. Panci                                                                      1. Kedelai

2. Kompor                                                                  2. Ragi

3. Saringan                                                                 3. Air

4. Plastik untuk mengemas

   

 

 

 

 

 

 

 

 

Roti

-     Pada pembuatan roti, biji-bijian serelia dipecah dahulu untuk membuat tepung terigu. Selanjutnya oleh enzim amilase tepung dirubah menjadi glukosa.

-       Selanjutnya khamir Saccharomyces cerevisiae, yang akan memanfaatkan glukosa sebagai substrat respirasinya sehingga akhirnya membentuk gelembung-gelembung yang akan terperangkap pada adonan roti. Adanya gelembung ini menyebebkan roti bertekstur ringan dan mengembang. Sedangkan jika ditambah protease maka roti yang dihasilkan akan bertekstur lebih halus.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Roti

Skema produksi roti

 

Alat-Alat yang Digunakan Dalam Proses Produksi Roti

 

Mixer                                                               Oven

     

 

 

 

 

 

 

Mencampurkan bahan                         Untuk memanggang roti

 

 

F. KAJIAN RELIGIUS

Allah menciptakan jasad-jasad renik di dunia ini sesuai dengan fungsinya masing-masing. Meskipun makhluk yang sangat kecil, tetapi mikroorganisme memilki peranan penting bagi manusia terutama untuk meningkatkan produk pangan. Sebagaimana dengan firman Allah dalam :

  • Al-Furqon (25) : ayat 2

الَّذِي لَهُ مُلْكُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَلَمْ يَتَّخِذْ وَلَدًا وَلَمْ يَكُن لَّهُ شَرِيكٌ فِي الْمُلْكِ وَخَلَقَ كُلَّ شَيْءٍ فَقَدَّرَهُ تَقْدِيرًا [٢٥:٢]

Artinya: Yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak  mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.

(Maksud dari ayat tersebut ialah: Segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup).

  • Al-Maaidah (5) : ayat 87

يَا أَيُّهَا الَّذِينَ آمَنُوا لَا تُحَرِّمُوا طَيِّبَاتِ مَا أَحَلَّ اللَّهُ لَكُمْ وَلَا تَعْتَدُوا ۚ إِنَّ اللَّهَ لَا يُحِبُّ الْمُعْتَدِينَ [٥:٨٧]

Artinya : Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu haramkan apa-apa yang baik yang telah Allah halalkan bagi kamu, dan janganlah kamu melampaui batas. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang melampaui batas.

(Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri).

  • Al-Baqarah (2) : ayat 173

إِنَّمَا حَرَّمَ عَلَيْكُمُ الْمَيْتَةَ وَالدَّمَ وَلَحْمَ الْخِنزِيرِ وَمَا أُهِلَّ بِهِ لِغَيْرِ اللَّهِ ۖ فَمَنِ اضْطُرَّ غَيْرَ بَاغٍ وَلَا عَادٍ فَلَا إِثْمَ عَلَيْهِ ۚ إِنَّ اللَّهَ غَفُورٌ رَّحِيمٌ [٢:١٧٣]

Artinya : Sesungguhnya Allah hanya mengharamkan bagimu bangkai, darah, daging babi, dan binatang yang (ketika disembelih) disebut (nama) selain Allah. Tetapi barangsiapa dalam keadaan terpaksa (memakannya) sedang dia tidak menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka tidak ada dosa baginya. Sesungguhnya Allah Maha Pengampun lagi Maha Penyayang.

(Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri tetapi tidak ada dosa bagi kita, asalkan jangan makan makanan yang haram seperti bangkai dan daging babi).

DAFTAR PUSTAKA

http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/11/02/optimalisasi-peran-lactobacillus-bulgaricus-dalam-proses-produksi-yogurt/ (diunduh 13 Desember 2011)

http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01/13/peranan-rhizopus-oryzae-pada-industri-tempe-dalam-peranan-peningkatan-gizi-pangan/ (diunduh 4 Desember 2011)

http://books.google.co.id/books?id=OzMMylYcf0IC&pg=PA35&lpg=PA35&dq=metabolisme+saccharomyces+cerevisiae+menjadi+roti&source=bl&ots=n-6oIJDhrF&sig=Kiuek79MBOwv0ZeyddVHD5xBhww&hl=id&ei=EVPITrXDAeuNmQXV54QE&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CC0Q6AEwAw#v=onepage&q&f=false (diunduh 27 Oktober 2011)

http://gugusimam.wordpress.com/2010/10/17/proses-produksi-keju/ (diunduh 28 Oktober 2011)

http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi (diunduh 28 Oktober 2011)

http://nurhidayat.lecture.ub.ac.id/2009/04/tahapan-proses-pembuatan-tempe/comment-page-1/ (diakses 4 Desember 2011)

http://www.smallcrab.com/makanan-dan-gizi/878-pengolahan-pangan-dengan-fermentasi (diunduh 3 Desember 2011)

http://tries-cheese.blogspot.com/  (diunduh 12 Desember 2011)

BAKTERI PATOGEN PADA SALURAN PERNAFASAN

 Gambar Infeksi pada saluran pernafasan

Bernapas adalah sebuah proses yang dilakukan oleh sebagian besar mahluk hidup di muka bumi ini. Dalam prosesnya, bernapas juga memerlukan suatu sistem yang kita kenal sebagai sistem pernapasan. Di dalam sistem pernapasan, kita memiliki apa yang disebut sebagai saluran pernapasan. Saluran pernapasan merupakan sebuah saluran yang berawal dari hidung ataupun mulut dan berakhir di paru-paru.

Saluran pernapasan kita terdiri dari saluran hidung à faring à laring à trakea à bronkus à bronkiolus à alveolus. Saluran pernapasan ini bisa dibagi menjadi dua yaitu saluran pernapasan atas dan juga saluran pernapasan bawah. Saluran pernapasan atas dimulai dari saluran hidung hingga faring. Walaupun mempunyai sistem pertahanan tersendiri pada saluran pernapasan, namun saluran pernapasan ini juga rentan terhadap berbagai macam penyakit, misalnya saja yang sering kita kenal sebagai infeksi saluran pernapasan.

Saluran pernafasan sering terinfeksi patogen, karena kontak langsung dengan lingkungan dan secara terus menerus terpapar oleh mikroorganisme yang terdapat dalam udara yang dihirup. Beberapa mikroorganisme sangat virulen dapat menyebabkan infeksi, minimal pada orang yang rentan. Lingkungan saluran  pernafasan yang lembab dan hangat, merupakan tempat yang ideal untuk pertumbuhan mikroorganisme. Salah satu pertanyaan, mengapa mikroorganisme tersebut dapat atau tidak dapat menyebabkan infeksi.

Infeksi dapat terjadi pada beberapa bagian saluran pernafasan, dan tempat tersebut merupakan penentu utama manifestasi klinik. Konjungtiva, telinga bagian tengah dan sinus paranasal termasuk di dalamnya, karena daerah tersebut  berhubungan dengan saluran pernafasan. Manifestasi klinik infeksi saluran pernafasan bergantung pada kuman penyebab infeksi. Virus berperan penting pada saluran pernafasan atas, dan paling sering menyebabkan faringitis. Bakteri merupakan penyebab  utama otitis media, sinusitis, faringitis, epiglotitis, bronkhitis, dan pneumonia.

Penyebab infeksi ini bisa bermacam-macam dan salah satunya adalah bakteri. Ada berbagai macam bakteri yang bisa menyebabkan infeksi pada saluran pernapasan. Bakteri-bakteri ini bisa menular melalui berbagai cara seperti melalui udara, droplet, air, dan lain-lain. Terdapat beberapa bakteri penyebab infeksi saluran pernapasan, diantaranya Streptococcus, Mycobacterium tuberculosis, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenza, Corynebacterium diphtheriae, Mycoplasma pneumonia, Bordetella pertussis, dan Legionella pneumophila.

1.Streptokokus

Streptokokus adalah patogen penting karena banyak infeksi hebat yang disebabkannya dan karena komplikasi yang mungkin terjadi setelah sembuh dari infeksi akut itu. Komplikasi yang terjadi setelah infeksi streptokokus meliputi demam reumatik dan glomerulonefritis akut.

Gambar : Streptokokus

Ciri-ciri Utama

Mikroba bersifat Gram-positif, bentuk kokus dengan penataan tunggal, berpasangan atau berantai. Lazimnya bersifat fakultatif anaerob, katalase-negatif dan fermentatif.

Mikroba ini banyak ditemukan di alam dan juga sebagai mikroba komensal pada hewan. Streptococcus yang bersifat patogen dapat ditemukan pada kulit, mukosa mebran, traktus genitalis dan saluran pencernaan.

Sifat Biakan

Beberapa galur Streptococcus hanya dapat tumbuh dalam keadaan anaerobik. Kelompok ini agak berbeda dengan Streptococcus lainnya yang lazimnya bersifat anaerobik oleh karena tidak dapat mensintesis senyawa “heme”. Kelompok Streptococcus anaerobik ini tidak dapat mensintesis sitokromdan dengan demikian tidak dapat melakukan fosforilasi oksidatif yang ditengahi oleh sitokrom-ETS. Berdasarkan sifat ini, maka untuk mengisolasi Streptococcus seringkali ditambahkan inhibitor sitokrom yaitu Na-azide.

Hemolisis

Daya kerja Streptococcus pada eritrosit kuda merupakan salah-satu dasar identifikasi kelompok ini. Pada umumnya galur yang bersifat patogen menghasilkan hemolisisn yang melisiskan eritrosit kuda. Ini disebut beta-hemolisis dan ditandai oleh zone terang disekeliling koloni pada biakan agar darah.

Pada kelompok vriridans akan terlihat hemofilis-alpha yang ditandai oleh perubahan warna kehijauan di sekitar kolonisetelah 18-24 jam bila diinkubasikan pada suhu 370 C. Bila Streptococcus kelompok ini kemudian diinkubasikan pada suhu yang rendah maka akan terlihat zone jernih di luar zone kehiajauan. Zone hijau ini tidak akan berubah warna meskipun diinkubasikan lebih lama.

Sifat hemolisis ini paling jelas terlihat pada koloni yang ditumbuhkan pada biakan agar tuang.

Infeksi Biogenik

Kelompok bakteri yang terutama menghasilkan nanah adalah staphylococcus, streptococcus dan corynebacterium. Bila bakteri piogenik merasuki jaringan maka akan terjadi proses peradangan yang ditandai dilatasi vaskuler dan peningkatan jumlah neutrofil dan plasma. Neutrofil akan melingkupi bakteri dengan proses fagositosis. Dalam proses fagositosis ini ada bakteri yang dihancurkan tetapi ada juga bakteri yang resisten terhadap enzim lisozim dan berkembang biak dalam neutrofil. Bakteri ini ada yang berbentuk toksin, sehingga menghancurkan neutrofil. Enzim yang dikeluarkan oleh neutrofil akan menyebabkan pencairan dari jaringan sel yang mati dan juga sel-sel fagosit. Sel dan jaringan yang mencair ini terlihat sebagai nanah yang kental dan bewarna kuning. Sifat kental dari nanah ini disebabkan deoksiribonukleoprotein dari inti sel yang rusak dan mati.

Berbagai penyakit yang ditimbulkan oleh infeksi streptococcus dipengaruhi oleh port d’entrée, jenis hewan dan species streptococcus. Tiga macam penyakit yang memperlihatkan gejala yang berbeda ialah “strangles” pada kuda, “jowl abcesses” pada babi dan anthritis. Infeksi streptococcus biasanya bersifat setempat, namun demikian dapat terjadi kematian akibat septicemia atau bakteriaemia.

Produk Metabolisme Streptococcus

  • Asam hialuronat

Faktor virulensi yang memberikan perlindungan terhadap fagositosis.

  • Protein-M

Penyebab sifat virulen, “type-specific immunity”.

  • Hemolisin

Streptolisin O dan S adalah penyebab beta-hemolisis. Antibodi terhadap streptolisin O merupakan petunjuk yang baik terhadap adanya infeksi di masa lampau.

  • Streptokinase

Menyebabkan lisis dari gumpalan fibrin.

  • Streptodornase

Deoksiribonuklease yang menyebabkan sifat kental DNA berkurang. Bila Streptococcus  mengandung enzim ini  maka nanahnya akan bersifat encer.

  • Hialuronidase

Keterkaitan antara produksi enzim ini dengan virulensi terlihat pada infeksi oleh S. cellulitis.

Infeksi Streptokokus Hemolitis Β Kelompok A

1.      Sakit tenggorokan streptokokus

Sifat-sifat klinis infeksi streptokokus bermacam-macam. Tipe yang paling sering adalah infeksi amandel dan faring. Pada anak-anak khususnya, sakit tenggorokan mungkin akut. Selaput lender biasanya merah dan membengkak, mengeluarkan nanah. Kelenjar limfa leher mungkin membesar dan suhu biasanya tinggi. Jumlah sel darah putih meningkat. Masa inkubasi bervariasi dari 1 sampai 3 hari. Epidemic penyakit ini biasanya sebagai akibat kontak dengan orang yang terinfeksi atau pembawa yang sehat. Studi epidemiologi  menunujukan bahwa biasanya anak sekolah yang membawa infeksi ini ke rumah dan menyebabkannya dalam keluarga.

2.      Impetigo

Impetigo (juga disebut pioderma streptokokus) adalah infeksi kulit yang terjadi paling sering pada anak-anak muda, terutama yang hidup dalam taraf sosioekonomi rendah yang padat. Impetigo streptokokus diciri dengan terjadinya lepuh kecil pada kulit yang kemudian membentuk kerak tipis berwarna kuning. Luka itu tidak sakit dan kesembuhan terjadi tanpa bekas.

                                                                          Gambar : Infeksi kulit

3.      Demam Skarlet

Demam skarlet mungkin disebabkan oleh tipe streptokokus kelompok apa saja, yang dapat menyekresi salah satu toksin eritrogen. Terdapat tiga tipe berbeda dari toksin ini yang juga disebut eksotoksin pirogen streptokokus yang masing-masing akan menyebabkan gatal kulit. Terdapat cukup data yang menyarankan bahwa gatal yang sebenarnya adalah akibat reaksi hipersensitivitas terhadap toksin. Jadi, demam skarlet adalah infeksi streptokokus (misalnya sakit tengggorokan) yang di dalamnya terlibat galur yang memproduksi toksin eritirogen. Kini diketahui bahwa seperti banyak bakteri yang memproduksi eksotoksin, streptokokus yang memproduksi toksin eritrogen bersifat melisogen dan produksi toksin adalah hasil lisogenisitasnya atau konversi lisogen. Streptokokus sendiri biasanya terbatas pada tenggorokan dan nasofaring, tetapi pada beberapa hal organisme ini mungkin menginvasi darah untuk menyebabkan infeksi streptokokus darah. Setelah mulainya sakit tenggorokan, biasanya gatal kulit demam skarlet muncul dalam 2 hari.

4.      Infeksi streptokokus kelompok A lain

Puerperal sepsis (infeksi kelahiran) adalah infeksi uterus yang telah meminta banyak korban jiwa wanita setelah kelahiran. Untungnya, teknik asepsis telah mengeliminasi banyak infeksi tipe ini di Negara maju. Streptokokus mungkin juga tersebar ke rongga hidung dan telinga tengah.                                     

Gambar : infeksi kelahiran

Komplikasi Nonsupuratif Lambat

Demam reumatik

Demam reumatik terjadi pada sejumlah kecil persentase infeksi streptokokus kelompok A hemolitis β, yang tidak diobati. Kesembuhan dari demam reumatik terjadi tanpa kerusakan permanen pada persendian, tetapi keterlibatan jantung adalah bagian terpenting penyakit ini, karena dalam organ inilah kerusakan permanen mungkin terjadi. Mekanisme yang digunakan streptokokus untuk menimbulkan demam reumatik masih belum jelas, tetapi banyak bukti kejadian menunjukan bahwa demam reumatik adalah akibat reaksi imunologi.

                                                                           Gambar : Reumatik

Glomerulonefritis

Glomerulonefritislebih jarang sebagai akibat infeksi streptokokus daripada demam reumatik. Glomerulonefritis diperkirakan sebagai penyakit autoimun yang di dalamnya streptokokus itu memiliki atau menyintesis antigen yang bereaksi silang dengan membran dasar  glomerulus ginjal atau streptokokus menyimpan kompleks antigen-antibodi pada membran dasar.

                                                                      Gambar : Infeksi ginjal

Pengobatan infeksi kelompok A

Penisilin masih merupakan antibiotika pilihan tetapi kebanyakan, para pakar menyetujui bahwa taraf penisilin tarapeutik harus dipertahankan untuk selama paling sedikit  8 sampai 10 hari untuk menjamin pemberantasan organisme seluruhnya. Terapi antibiotika yang intensif hanya menolong sedikit untuk memperpendek jalannya infeksi tenggorokan.

 

2.Mycobacterium

Mikroba yang termasuk kelompok ini bersifat tahan asam, berbentuk batang halus, tidak bergerak, tidak membentuk spora dan bersifat aerobic. Penguraian karbohidrat dilaksanakan melalui proses oksidasi.

Komponen Mycobacteria

Mikroba ini tidak menghasilkan eksotoksin. Kandungan lipidnya sangat tinggi (20-40% dari berat kering) bahan ini diduga sebagai penyebab resistensi pertahanan humoral, desinfektans, larutan asam dan basa.

Dinding sel yang tebal dari mycobacterium kaya akan asam mikolat dan asam lemak lainnya, sehingga menyebabkan mikroba ini bersifat hidrofobik dan bersifat impermeable terhadap zat warna.

Lipida yang terdapat pada mycobacterium ialah :

  1. Asam Mikolat
  2. LIlin D
  3. Mikosida
  4. Glikolipida

Mekanisme Infeksi Mycobacterium tuberculosis

Mikroba dikeluarkan melalui sputum dan saluran pernafasan. Infeksi terjadi melalui muntahan atau saluran pernafasan. Lesion utama terjadi pada paru-paru dan limfoglandula.

Beberapa Faktor yang Mempengaruhi Infeksi Tuberkulosis

  1. Kepadatan jumlah hewan dalam satu kandang.
  2. Faktor genetic
  3. Kekebalan alami dan kekebalan perolehan

 

Gambar Penyebaran tuberculosis

Patogenesis

Manifestasi penyakit tergantung pada masuknya mikroba. Jika terjadi melalui inhalasi, maka paru-paru dan limfoglandula tracheobronchial yang terserang. Jika melalui ingesti, maka jalur infeksi terjadi melalui limfoglandula mesenterium, dinding usus dan hati melalui sistem portal. Mikroba dari limfoglandula dapat mencapai duktus thorasikus melalui infeksi umum. Hipersensitivitas dan kekebalan seluler digertak disertai dengan penghambatan perkembangbiakan dan penyebaran mikroba. “Delayed hypersensitivity” yang disebabkan jumlah antigen yang banyak menyebabkan kerusakan jaringan. Pada umumnya lokus infeksi bersifat mikroskopik dan dapat menghilang dengan sendirinya. Namun, beberapa mikroorganisme dapat bertahan sehingga mengakibatkan tuberkel yang bersifat karakteristik.

 

Patogenitas Mycobacterium  tuberculosis

 Mikroba ini dapat menginfeksi manusia, primata dan kera. Primata dan kera dapat ditulari oleh manusia. Ternak disensitisasi oleh manusia. Pada babi infeksi terjadi melalui sisa makanan tercemar, gejala terlihat pada limfoglandula di daerah kepala. Ayam jarang terinfeksi. Anjing dan kucing dapat terinfeksi. Hewan percobaan, marmot bersifat peka terhadap infeksi M. tuberculosis.

Cara Pemeriksaan

Perlakuan pada bahan terduga harus hati-hati karena kemungkinan penularan. Pemeriksaan langsung pada bahan tersangka dilakukan dengan pewarnaan tahan-asam.

 

Isolasi

Diagnosis tuberkulosis sering kali didasarkan pada ditemukannya mikroba tahan-asam di lesion yang bersifat karakteristik. Bila bahan terduga berupa nodula, maka digunakan ”mortar” dengan pasir halus dan steril. Pada gerusan ditambahkan 10 ml 4% NaOH yang mengandung merah fenol, kemudian pusingkan. Sedimen dinetralisasikan dengan HCl 2N selama paling lama 30 menit. Sedimen ini kemudian diinokulasikan ke medium LOewenstein-jensen dan diinkubasikan pada 37ºC selama 6-8 minggu.

Identifikasi

Identifikasi didasarkan pada sifat biakan, pertumbuhan dan ciri biokimia. Peneguhan biasanya dilakukan di laboratorium rujukan.

 

Sifat Biakan

Koloni terlihat kering, berbutir, dan subur. Permukaan koloni terlihat kasar dan bewarna kuning. Pertumbuhan pada media padat dengan suhu inkubasi 37ºC terlihat setelah 2 minggu.

 

Resistensi

Pada umumnya mycobacteria bersifat resisten terhadap berbagai faktor fisik dan desinfektan kimia. Resisten ini disebabkan oleh kandungan lipida dalam dinding sel. Bahan yang mengandung tuberkulosis tetap hidup dalam karkas yang membusuk dan tanah lembab selam 1-4 tahun. Dalam tinja sapi yang kering mikroba ini dapat bertahan selam 150 hari. Pembekuan tidak mempengaruhi daya shidup mikroba. Kekeringan mempengaruhi daya hidup mikroba bila dilakukan bersamaan dengan sinar matahari. Mikroba ini resisten terhadap asam dan basa, namun fenol  (5%), lisol (3%), dan kresol berdya kerja sedang.

 

Pengobatan

Penggunaan obat mungkin tidak dapat diterapkan pada hewan. Obat yang paling ampuh dalam pengobatan tuberculosis adalah isoniazid. Obat ini digunakan bersama para-aminosalisilat atau ethambutol dan kadangkala bersama dengan streptomycin merupakan “triple therapy”. Pengobatan dapat diberikan selam 3 tahun, namun untuk streptomycin pengobatan dilakukan untuk beberapa bulan saja.

Beberapa galur dapat menjadi resisten terhadap streptomycin dan gangguan terhadap syaraf pendengaran dapat terjadi. Selain itu terdapat pula galur yang resisten terhadap isoniazid. Rifampin juga merupakan obat manjur dan dapat digabung dengan ioniazid. Penggabungan kedua obat ini sering diberikan pada hewan penderita di kebun binatang.

 

Pencegahan

Di lapangan, diagnosis dilakukan dengan uji tuberkulin yang didasarkan pada “Delayed-hypersensitivity”. Beberapa macam tuberculin dapat digunakan, semuanya mengandung protein mycobacterium yang menyebabkan hewan terinfeksi menjadi hipersensitif . “Old Tuberculin” menurut Koch merupakan filtrat dari biakan M. tuberculosis yang berumur 8 minggu.

Kekebalan

Meskipun antibody diproduksikan dalam tuberkulosis, imunitas terutama disebabkan (Cell Mediated Immunity) CMI. Vaksin yang terutama digunakan ialah vaksin BCG yang merupakan M. bovis yang hidup dan diatenuasikan dengan menumbuhkannya pada biakan kentang-gliserin empedu dengan pemindahan berulang kali. Vaksin ini digunakan untuk pencegahan penyakit pada pedet.

Hipersensitivitas terhadap tuberkulin menunjukan resistensi terhadap tuberkulin. Reaksi ini terkadang bersifat negatif bila tingkat infeksinya parah ataupun bila terdapat kelemahan tedapat pada CMI.

3. Streptococcus pneumoniae (Pneumokokus)

Klasifikasi

Kingdom         : Bakteri

Filum               : Frimicutes

Kelas               : Cocci

Ordo                : Lactobacillales

Famili              : Streptococcaceae

Genus              : Streptococcus

Spesies            : Streptococcus pneumonia

Pada tahun 1881, George Sternberg dan Louis Pasteur menemukan bakteri ini dalam saliva manusia di tempat yang terpisah. Walaupun mereka dapat membuat septikemia dengan menyuntikkan kuman ini pada kelinci, namun mereka tidak menghubungkannya dengan penyakit pneunomia. Kemudian pada tahun 1886 diketahui bahwa kuman ini dapat menyebabkan pneumonia lobaris, oleh Frunkel dan Weischselbaum di tempat yang terpisah juga.

Koloni Kuman dan Sifat Biaka

Kuman ini merupakan positif Gram berbentuk diplokokus dan seperti lanset. Namun pada perbenihan tua dapat nampak sebagai negatif Gram, tidak membentuk spora, tidak bergerak (tidak berflagel). S. pneunomiae adalah anaerob fakultatif, larut dalam empedu dan merupakan alfa hemolitis. Selubungnya terutama dibuat oleh jenis yang virulen.

S. pneunomiae tumbuh pada pH normal, yaitu 7,6-7,8, dan jarang terlihat tumbuh pada suhu di bawah 25°C dan di atas 41°C, melainkan tumbuh dengan suhu optimum 37,5°C. Glukosa dan gliserin meningkatkan perkembangbiakannya, tapi bertambahnya pembentukan asam laktat dapat menghambat dan membunuhnya, kecuali jika ditambahkan kalsium karbonat 1% untuk menetralkannya. Dalam lempeng agar darah sesudah pengeraman selama 48 jam akan terbentuk koloni yang bulat kecil dan dikelilingi zona kehijau-hijauan identik dengan zona yang dibentuk oleh Streptococcus viridans. Perbedaan antara S. pneumoniae dengan S. viridans tersebut adalah sifat S. viridans yang lisis dalam larutan empedu 10% (otolisis) atau natrium desoksikholat 2% dalam waktu 5-10 menit. Pneumokokus dapat dibedakan dengan kokus lainnya, sebab kuman ini dihambat pertumbuhannya oleh optokhin.

Pneumokokus tidak tahan terhadap sinar matahari langsung. Penyimpanan bakteri ini adalah baik jika dalam keadaan liofil. Kuman ini lebih mudah mati dengan fenol, HgCl2, kalium permanganat dan antiseptikum lainnya daripada Mikrokokus dan Streptokokus lain. Pneumokokus juga rentan terhadap sabun, empedu, natrium oleat, zat warna dan derivat kuinin. Sulfadiazin juga dapat menghambatnya, namun sering terjadi resistensi sesudah beberapa hari.

Manifestasi Klinis

Infeksinya pada manusia yang khas ialah menyebabkan penyakit pneumonia lobaris. Penyakit lain yang disebabkannya juga adalah sinusitis, otitis media, osteomielitis, artritis, peritonitis, ulserasi kornea, dan meningitis. Pneumonia lobaris dapat menyebabkan komplikasi berupa septikemia, empiema, endokarditis, perikarditis, meningitis dan artritis.

Patologi

Angka kematian pada pneumonia tergantung pada ras, seks, umur dan keadaan umum penderita, tipe kumannya, luasnya bagian paru-paru yang terkena, ada tidaknya septikemia, ada tidaknya komplikasi, pemberian terapi spesifik, dan faktor-faktor lainnya.

Pengobatan

Penisilin merupakan obat yang sangat efektif. Yang berbahaya bila terjadi infeksi sekunder oleh Stafilokokus yang resisten terhadap penisilin dan antibiotika lainnya. Dosis yang lebih tinggi diperlukan untuk mengobati meningitis agar dapat mencapai selaput otak. Namun, akhir-akhir ini pneumokokus sudah resisten terhadap banyak preparat antibiotika, misalnya tetrasiklin, eritromisin, dan linkonmisin. Peningkatan resistensi terhadap penisilin juga terlihat pada Pneumokokus yang diisolasi dari New Guinea.

4.Haemophilus influenzae

Klasifikasi

Divisi               : Bakteri

Kelas               : Schizomicetes

Ordo                : Eubacteriales

Famili              : Haemophilunaceae

Genus              : Haemophilus

Spesies            : Haemophilus influenzae

Bakteri H. influenzae  pertama kali ditemukan oleh Richard Pfeiffer (1892) ketika sedang terjadi wabah influenza. H. influenzae disalah artikan sebagai penyebab influenza sampai tahun 1933, ketika etiologi virus flu menjadi jelas.

Koloni Kuman dan Sifat Biakan

H. influenzae mempunyai ukuran (1 µm X 0.3 µm). Bakteri ini berbentuk cocobacillus negatif Gram dan merupakan anaerob fakultatif. Pada 1930, bakteri ini dibagi menjadi 2 jenis, yaitu koloni R yang dibentuk oleh kuman-kuman tak bersimpai (NTHi) dan koloni S yang dibentuk oleh kuman-kuman bersimpai.

Kuman-kuman koloni S dianggap virulen dan secara serologik dibagi dalam 6 tipe berdasarkan simpainya: a,b,c,d,e, dan f. Penyelidikan-penyelidikan menunjukkan bahwa H. influenzae tak bersimpai (rough) biasa diasosiasikan dengan penyakit saluran pernafasan kronik, terutama pada orang dewasa. Sedangkan H. influenzae bersimpai merupakan penyebab penyakit-penyakit invasif seperti meningtis, piartrosis, sellulitis, pneumonia, perikarditis, dan epiglotitis akut. Salah satu jenis dari kuman bersimpai ini adalah H. influenzae tipe b (Hib), yang merupakan penyebab sebagian besar penyakit invasif, termasuk penyakit pneunomia dan meningitis bakterial akut pada bayi dan anak-anak.

Sesuai dengan namanya, H. influenzae membutuhkan faktor-faktor pertumbuhan yang terdapat di dalam darah yang dilepaskan ketika sel darah merah mengalami lisis (haemo=darah, philos=menyukai).  Faktor-faktor tersebut adalah faktor X (hemin), suatu derivat haemoglobin yang termostabil, dan faktor V (nicotinamide-adenine-dinucleotide) yang termolabil. Spesies ini memerlukan salah satu atau kedua faktor pertumbuhan tersebut.

H. influenzae sangat peka terhadap disinfektan dan kekeringan. Kuman ini tumbuh optimum pada suhu 37°C dan pH 7,4-7,8 dalam suasana CO2 10%. Kuman ini juga tumbuh subur sebagai satelit Stafilokokus karena Stafilokokus menghasilkan faktor V.

Penyeberan

Infeksi oleh H. influenzae terjadi setelah mengisap droplet  yang berasal dari penderita baru sembuh, atau carrier, yang biasanya menyebar secara langsung saat bersin atau batuk. H. influenzae menyebabkan sejumlah infeksi pada saluran pernafasan bagian atas seperti faringitis, otitis media, dan sinusitis yang terutama penting pada penyakit paru kronik. Meningitis karena H. influenzae jarang terjadi pada bayi berumur kurang dari 3 bulan dan tidak umum dijumpai pada anak-anak diatas umur 6 tahun. Pada anak-anak, selain meningitis, H. influenzae tipe b juga menyebabkan penyakit bacterial epiglottitis akut.

Manifestasi Klinis

Gejala-gejala klinis yang disebabkan penyakit ini cukup banyak, tergantung letak infeksi dan jenis penyakit yang disebabkannya. Anak-anak mungkin memiliki gejala klinis yang berbeda tiap pribadi, namun jika disimpulkan, gejala klinis tersebut adalah Irritability (kekurangan makanan dan nutrisi saat bayi, demam (pada bayi prematur temperaturnya dibawah normal), sakit kepala, muntah, sakit di leher, sakit di punggung, posisi badan yang tidka biasa, kepekaan terhadap cahaya, epiglottitis, dyspnoea (sulit bernafas), dysphagia (sulit menelan), septic arthritis, cellulitis, pneumonia, sepicaemia, osteomyelitis, bacteramia, dan empyema. Kasus Hib jarang terjadi pada bayi di bawah 3 bulan atau di atas 6 tahun. Biasanya terjadi pada umur 4-18 bulan.

Gambar : Sakit kepala, sakit leher, sakit di punggung

Diagnosis

Dalam mendiagnosis penyakit ini, dapat dipergunakan cairan serebrospinal, sputum, dan cairan telinga sebagai bahah pemeriksaan. Dari bahan ini dibuat preparat Gram, dan ditanam pada perbenihan agar coklat yang dieramkan dalam suasana CO2 10%. Ada 3 cara untuk mendiagnosanya, yaitu dengan Staphylococcus streak technique, untuk mengasingkan H. influenzae, terutama dari bahan-bahan yang tidak terkontaminasi dengan kuman-kuman lain seperti cairan serebrospinal dan darah. Cara lain adalah dengan reaksi Quellung yang khas sangat membantu diagnosis, kecuali untuk kuman-kuman tak bersimpai. Sedangkan untuk menegakkan diagnosis meningitis, digunakan deteksi antigen polisakarida simpai di dalam cairan tubuh.

Pengobatan

Pemilihan antibiotika yang akan digunakan dapat ditentukan dengan tes kepekaan secara in vitro. Kebanyakan H. influenzae peka terhadap ampisilin, khloramfenikol, tetrasiklin, sulfonamida dan kotrimoksasol, dan terapi dengan salah satu atau kombinasi obat-obat ini, namun kepekaan kumannya sendiri dan hasil suatu terapi tidak dapat diperkirakan. Terapi untuk anak atau bayi yang terinfeksi meningitis karena Hbi dapat diberikan dexamethasone atau campuran dari cefotaxime sodium/ceftriaxone sodium/ampicillin dengan chloramphenicol.

Sementara untuk pencegahannya, dapat digunakan vaksin khas polisakarida simpai (vaksin PRP). Disarankan juga untuk menjaga pola hidup bersih di daerah yang padat penduduk.

5.Mycoplasma pneumoniae

Klasifikasi

Kingdom  : Bacteria

Divisi       : Firmicutes

Kelas        : Mollicutes

Ordo         : Mycoplasmatales

Famili       : Mycoplasmataceae

Genus       : Mycoplasma

Spesies     : Mycoplasma pneumonia

Mycoplasma pneumoniae merupakan salah satu penyebab infeksi saluran nafas akut (ISNA) pada anak-anak dan dewasa muda. Pada awalnya penyakit ini dikenal dengan Pneumonia Atypical Primer (PAP) karena gambarannya tidak menyerupai bakteri tipikal dari pneumonia, gambaran radiologis paru tidak spesifik dan angka kematian yang rendah. Tetapi kemudian ditemukan kesamaan antara bakteri ini dengan bakteri penyebab pneuropneumonia pada ternak oleh Eaton dkk. Maka sejak saat itu disebut Eaton egent atau Pleuropneumonia-Like Organism (PPLO).

Mycoplasma dapat tumbuh atau berkembang biak dalam perbenihan tanpa sel, dan pertumbuhannya dihambat oleh antibodi spesifik. Kuman ini mempunyai afinitas selektif untuk sel epitel saluran nafas misalnya bronkus, bronkiolus, dan alveolus yang akan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2). Pada umumnya bersifat anaerob fakultatif dengan suhu pertumbuhan optimal 36-37° C dan pH optimum 7. Untuk pertumbuhannya diperlukan kolesterol dan asam lemak rantai panjang, sedangkan sumber energi utama didapatkan dari glukosa atau arginin.

Koloni Kuman

Mikroorganisme ini mempunyai struktur yang sangat primitif dan merupakan prokariota yang paling kecil yang masih dapat melakukan self replication. Bersifat sangat pleomorf karena spesies ini tidak memiliki dinding sel peptidoglikan, ia memiliki tiga lapis membran sel yang menggabungkan senyawa sterol, mirip dengan sel-sel eukariotik. Mycoplasma pneumoniae merupakan bakteri gram negatif dengan ukuran panjang 1 mm – 2 μm dan lebar 0,1 mm – 0,2 μm, berbentuk bundar agak datar, pinggirnya bening (transculent), bagian tengah keruh dan granuler. Kuman tumbuh jauh ke dalam agar dan membentuk penampilan fried egg. Permukaan koloni dapat mengadsorpsi sel darah merah, membentuk zona hemolisis. Pertumbuhannya sangat lambat antara 5-10 hari atau lebih.

Epidemiologi

Infeksi M. Pneumoniae dapat dijumpai di seluruh dunia dan bersifat endemik. Prevalensi kasus yang paling banyak dijumpai biasanya pada musim panas sampai ke awal musim gugur yang dapat berlangsung satu sampai dua tahun. Infeksi menyebar luas dari satu orang ke orang lain dengan percikan air liur (droplet) sewaktu batuk. Itulah sebabnya infeksi ini lebih mudah tersebar pada populasi penduduk yang padat.

Patologi

Baru sedikit informasi yang diperoleh mengenai gambaran histopatologi infeksi M. Pneumoniae ini pada manusia, penyakit ini jarang menyebabkan kematian. Pada beberapa kematian yang pernah dilaporkan, ditemui gambaran interstitial pneumonia dan bronkiolitis yaitu penebalan dinding bronkus karena edeme, penyempitan pembuluh darah, dan infiltrat dari mononuklear.

Gambaran Klinis

Gambaran klinis dari Mycoplasma pneumoniae sangat bervariasi dari yang ringan hingga berat, bahkan ada yang dapat menimbulkan kematian, tetapi hal ini jarang ditemukan. Demam dan batuk merupakan manifestasi klinik yang biasanya terjadi, ditambah infeksi saluran pernapasan atas disertai myringitis, faringitis, bronkitis, atau kombinasi ketiganya. Namun terkadang juga sering terjadi manifestasi klinis lain, misalnya infeksi telinga kira-kira 20% terdiri dari otitis media, otitis externa dan bullous myringitis.

Komplikasi pulmonal yang paling sering terjadi adalah Pleural effusi ringan, sedangkan komplikasi berat menyebabkan bronkiolitis obliterans dan respiratori distress sindrom pada orang dewasa yang dapat menyebabkan kematian. Komplikasi gastrointestinal jarang terjadi, gejala ringan berupa diare, mual, muntah, dan anoreksia. Pada darah, hemolitik anemi dapat terjadi pada pasien yang memiliki titer Aglutinin dingin yang sangat tinggi, penurunan angka hematrokrit hingga 50% juga dapat terjadi pada minggu ke 2-3 perjalanan penyakit. Komplikasi pada kulit jarang terjadi dan bersifat sementara, terlihat rash yang bervariasi dari makular, vesikular, dan eritema multiforme mayor (Stevens-Johnson Symdrome)

   

Gambar : Infeksi Mycoplasma pneumoniae pada kulit

Diagnosis

Secara umum, terdapat beberapa cara untuk mendiagnosis M. Pneumoniae pada pasien terinfeksi, namun hanya beberapa cara yang efektif. Gambaran radiologik paru dapat digunakan, tetapi tidak dapat digunakan sebagai patokan karena tidak ada kelainan yang patognomomik dan cepat membaik dalam waktu yang relatif singkat kurang dari seminggu. Pemeriksaan laboratorium dengan menghitung leukosit, namun biasanya leukosit penderita berada pada tingkat normal atau sedikit meninggi. Kemudian dapat pula dengan kultur dari sputum atau hapusan tenggorokan, namun diperlukan waktu 2-3 minggu hingga terdapat pertumbuhan kuman. Lalu dengan pemeriksaan serologik yang umum digunakan saat ini adalah pemeriksaan terhadap antibodi IgM spesifik, antibodi IgG spesifik, antibodi fluoresense, inhibisi pertumbuhan, fiksasi komplemen, dan Aglutinin dingin. Metode yang dipakai untuk pemeriksaan serologik adalah Efisa (Enzyme linked immunosorbent assay) atau EIA (Enzyme Immuno Assay). Namun dari semuanya, diagnosis M. Pneumoniae cepat dapat dilakukan dengan DNA probe test yang mempunyai sensitivitas 76% dan sensitivitas 91,7% dibandingkan dengan kultur.

Pengobatan

  1. Antibiotika

M. Pneumoniae secara invitro memperlihatkan sensitivitas terhadap Eritromisin dan Tetrasiklin sebagai obat pilihan untuk infeksi M. Pneumoniae. Pada anak dengan usia kurang dari 10 tahun, obat pilihan adalah Eritromisin, sedangkan Tetrasiklin tidak dianjurkan karena memiliki efek samping pada anak. Rincian dosisnya adalah sebagai berikut.

  • Dewasa dengan berat badan ≥ 26 kg :
  • Tetrasiklin 1000 mg/hari dibagi 4 dosis
  • Erotromisin 1500 mg/hari dibagi 4 dosis
  • Anak-anak dengan berat badan ≤ 25 kg :
  • Tetrasiklin 25 mg/kg BB/hari dalam 4 dosis
  • Eritromisin 30-50 mg/kg BB/hari
  • Diberi selama 2-3 minggu

Pemberian obat di atas dalam jangka waktu pendek menunjukkan hasil yang baik, tapi mikroorganisme ini bisa tidak segera hilang dari sputum atau hapusan tenggorokan, sehingga dapat mempengaruhi fungsi paru di kemudian hari. Obat baru yang sekarang ini banyak dipakai adalah Roxytromycin, yang ternyata cukup efektif terhadap M. Pneumoniae dengan sedikit efek samping. Dosis yang diberikan 5-10 mg/kg BB/hari dibagi dalam 2 dosis secara oral, diberikan selama 7-14 hari.

  1. Simtomatik, yaitu :
    1. Istirahat
    2. Analgetik atau Antipiretik
    3. Antitussive
    4. Asupan cairan

Pencegahan

Tidak ada cara spesifik untuk mencegah pertumbuhan penyakit ini. Cara yang dapat ditempuh hanya berupa menjaga kebersihan diri, terutama kebiasaan mencuci tangan, serta menghindari kontak langsung dengan pasien yang terinfeksi.

6. Corynebacterium diphtheriae

Klasifikasi
Kingdom         : Bakteri
Filum               : Actinobacteria
Kelas               : Actinobacteria
Order               : Actinomycetales
Keluarga          : Corynebacteriaceae
Genus              : Corynebacterium
Spesies            : Corynebacterium diphtheriae

Corynebacterium diphtheriae adalah bakteri patogen yang menyebabkan difteri berupa infeksi akut pada saluran pernapasan bagian atas. Ia juga dikenal sebagai basil Klebs-Löffler, karena ditemukan pada tahun 1884 oleh bakteriolog Jerman, Edwin Klebs (1834-1912) dan Friedrich Löffler (1852-1915).

Ada tiga strain C. diphtheriae yang berbeda yang dibedakan oleh tingkat keparahan penyakit mereka yang disebabkan  pada manusia yaitu gravis, intermedius, dan mitis. Ketiga subspesies sedikit berbeda dalam morfologi koloni dan sifat-sifat biokimia seperti kemampuan metabolisme nutrisi tertentu. Perbedaan virulensi dari tiga strain dapat dikaitkan dengan kemampuan relatif mereka untuk memproduksi toksin difteri (baik kualitas dan kuantitas), dan tingkat pertumbuhan masing-masing. Strain gravis memiliki waktu generasi (in vitro) dari 60 menit; strain intermedius memiliki waktu generasi dari sekitar 100 menit, dan mitis memiliki waktu generasi dari sekitar 180 menit.. Dalam tenggorokan (in vivo), tingkat pertumbuhan yang lebih cepat memungkinkan organisme untuk menguras pasokan besi lokal lebih cepat dalam menyerang jaringan.

Morfologi dan Sifat Biakan

Kuman difteri berbentuk batang ramping berukuran 1,5-5 um x 0,5-1 um, tidak berspora, tidak bergerak, termasuk Gram positif, dan tidak tahan asam. C. Diphtheriae bersifat anaerob fakultatif, namun pertumbuhan maksimal diperoleh pada suasana aerob. Pembiakan kuman dapat dilakukan dengan perbenihan Pai, perbenihan serum Loeffler atau perbenihan agar darah. Pada perbenihan-perbenihan ini, strain mitis bersifat hemolitik, sedangkan gravis dan intermedius tidak. Dibanding dengan kuman lain yang tidak berspora, C. Diphtheriae lebih tahan terhadap pengaruh cahaya, pengeringan dan pembekuan. Namun, kuman ini mudah dimatikan oleh desinfektan.

Epidemiologi

Difteri terdapat di seluruh dunia dan sering terdapat dalam bentuk wabah. Penyakit ini terutama menyerang anak umur 1-9 tahun. Difteri mudah menular dan menyebar melalui kontak langsung secara droplet. Banyak spesies Corynebacteria dapat diisolasi dari berbagai tempat seperti tanah, air, darah, dan kulit manusia. Strain patogenik dari Corynebacteria dapat menginfeksi tanaman, hewan, atau manusia. Namun hanya  manusia yang diketahui sebagai reservoir penting infeksi penyakit ini. Bakteri ini umumnya ditemukan di daerah beriklim sedang atau di iklim tropis, tetapi juga dapat ditemukan di bagian lain dunia.

Penentu Patogenitas

Patogenisitas Corynebacterium diphtheriae mencakup dua fenomena yang berbeda, yaitu

1. Invasi jaringan lokal dari tenggorokan, yang membutuhkan kolonisasi dan proliferasi bakteri berikutnya. Sedikit yang diketahui tentang mekanisme kepatuhan terhadap difteri C. diphtheriae tapi bakteri menghasilkan beberapa jenis pili. Toksin difteri juga mungkin terlibat dalam kolonisasi tenggorokan.

Gambar : infeksi tenggorokan

2. Toxigenesis: produksi toksin bakteri. Toksin difteri menyebabkan kematian sel eukariotik dan jaringan oleh inhibisi sintesis protein dalam sel. Meskipun toksin bertanggung jawab atas gejala-gejala penyakit mematikan, virulensi dari C. diphtheriae tidak dapat dikaitkan dengan toxigenesis saja, sejak fase invasif mendahului toxigenesis, sudah mulai tampak perbedaan. Namun, belum dipastikan bahwa toksin difteri memainkan peran penting dalam proses penjajahan karena efek jangka pendek di lokasi kolonisasi.  

Patogenesis

Organisme ini menghasilkan toksin yang menghambat sintesis protein seluler dan bertanggung jawab atas kerusakan jaringan lokal dan pembentukan membran. Toksin yang dihasilkan di lokasi membran diserap ke dalam aliran darah dan didistribusikan ke jaringan tubuh. Toksin yang bertanggung jawab atas komplikasi utama dari miokarditis dan neuritis dan juga dapat menyebabkan rendahnya jumlah trombosit (trombositopenia) dan protein dalam urin (proteinuria).

Penyakit klinis terkait dengan jenis non-toksin umumnya lebih ringan. Sementara kasus yang parah jarang dilaporkan, sebenarnya ini mungkin disebabkan oleh strain toksigen yang tidak terdeteksi karena contoh koloni tidak memadai.

Gambaran klinis

Masa inkubasi difteri adalah 2-5 hari (jangkauan, 1-10 hari). Untuk tujuan klinis, akan lebih mudah untuk mengklasifikasikan difteri menjadi beberapa manifestasi, tergantung pada tempat penyakit.

1)      Anterior nasal difteri : Biasanya ditandai dengan keluarnya cairan hidung mukopurulen (berisi baik lendir dan nanah) yang mungkin darah menjadi kebiruan. Penyakit ini cukup ringan karena penyerapan sistemik toksin di lokasi ini, dan dapat diakhiri dengan cepat oleh antitoksin dan terapi antibiotik.

                                               Gambar : keluaran cairan dari lubang hidung

2)      Pharyngeal dan difteri tonsillar : Tempat yang paling umum adalah infeksi faring dan tonsil. Awal gejala termasuk malaise, sakit tenggorokan, anoreksia, dan demam yang tidak terlalu tinggi. Pasien bisa sembuh jika toksin diserap. Komplikasi jika pucat, denyut nadi cepat, pingsan, koma, dan mungkin mati dalam jangka waktu 6 sampai 10 hari. Pasien dengan penyakit yang parah dapat ditandai terjadinya edema pada daerah submandibular dan leher anterior bersama dengan limfadenopati.

                                                                              Gambar : Anoreksia

3)      Difteri laring : Difteri laring dapat berupa perpanjangan bentuk faring. Gejala termasuk demam, suara serak, dan batuk menggonggong. membran dapat menyebabkan obstruksi jalan napas, koma, dan kematian.

Gambar : Batuk Menggonggong

4)      Difteri kulit : Difteri kulit cukup umum di daerah tropis. Infeksi kulit dapat terlihat oleh ruam atau ulkus dengan batas tepi dan membran yang jelas. Situs lain keterlibatan termasuk selaput lendir dari konjungtiva dan daerah vulvo-vagina, serta kanal auditori eksternal.

Gambar : Defteri kulit

Kebanyakan komplikasi difteri, termasuk kematian, yang disebabkan oleh pengaruh toksin terkait dengan perluasan penyakit lokal. Komplikasi yang paling sering adalah miokarditis difteri dan neuritis. Miokarditis berupa irama jantung yang tidak normal dan dapat menyebabkan gagal jantung. Jika miokarditis terjadi pada bagian awal, sering berakibat fatal. Neuritis paling sering mempengaruhi saraf motorik. Kelumpuhan dari jaringan lunak, otot mata, tungkai, dan kelumpuhan diafragma dapat terjadi pada minggu ketiga atau setelah minggu kelima penyakit.

Komplikasi lain termasuk otitis media dan insufisiensi pernafasan karena obstruksi jalan napas, terutama pada bayi. Tingkat fatalitas kasus keseluruhan untuk difteri adalah 5% -10%, dengan tingkat kematian lebih tinggi (hingga 20%). Namun, tingkat fatalitas kasus untuk difteri telah berubah sangat sedikit selama 50 tahun terakhir.

Diagnosis

Diagnosis klinik difteri tidak selalu mudah ditegakkan oleh klinikus-klinikus dan sering terjadi salah diagnosis. Hal ini terjadi karena strain C. Diphtheriae baik yang toksigenik maupun nontoksigenik sulit dibedakan, lagipula spesies Corynebacterium yang lain pun secara morfologik mungkin serupa. Karena itu bila pada pemeriksaan mikroskopik ditemukan kuman khas difteri, maka hasil presumtif adalah: ditemukan kuman-kuman tersangka difteri. Hal ini menunjukkan pentingnya dilakukan diagnosis laboratorium secara mudah, cepat, dan dengan hasil yang dipercaya untuk membantu klinikus. Walaipun demikian, diagnosis laboratorium harus dianggap sebagai penunjang bukan pengganti diagnosis klinik agar penanganan penyakit dapat cepat dilakukan. Hapusan tenggorok atau bahan pemeriksaan lainnya harus diambil sebelum pemberian obat antimikroba, dan harus segera dikirim ke laboratorium.

Pengobatan

Selain antitoksin, umumnya diberi Penisilin atau antibiotik lain seperti Tetrasiklin atau Eritromisin yang bermaksud untuk mencegah infeksi sekunder (Streptococcus) dan pengobatan bagi carrier penyakit ini. Pengobatan dengan eritromisin secara oral atau melalui suntikan (40 mg / kg / hari, maksimum, 2 gram / hari) selama 14 hari, atau penisilin prokain G harian, intramuskular (300.000 U / hari untuk orang dengan berat 10 kg atau kurang dan 600.000 U / sehari bagi mereka yang berat lebih dari 10 kg) selama 14 hari.Antitoksin difteri diproduksi dari kuda, yang pertama kali digunakan di Amerika Serikat pada tahun 1891. Pengobatan difteri dilakukan dengan pemberian antitoksin yang tepat jumlahnya dan juga cepat. Antitoksin dapat diberikan setelah diagnosis presumtif keluar, tanpa perlu menunggu diagnosis laboratorium. Hal ini dilakukan karena toksin dapat dengan cepat terikat pada sel jaringan yang peka, dan sifatnya irreversibel karena ikatan tidak dapat dinetralkan kembali. Jadi penggunaan antitoksin bertujuan untuk mencegah terjadinya ikatan lebih lanjut dari toksin dalam sel jaringan yang utuh dan akan mencegah perkembangan penyakit.

Pencegahan

Pencegahan infeksi bakteri ini dapat dilakukan dengan menjaga kebersihan diri dan tidak melakukan kontak langsung dengan pasien terinfeksi. Selain itu, imunisasi aktif juga perlu dilakukan. Imunisasi pertama dilakukan pada bayi berusia 2-3 bulan dengan pemberian 2 dosis APT (Alum Precipitated Toxoid) dikombinasikan dengan toksoid tetanus dan vaksin pertusis. Dosis kedua diberikan pada saat anak akan bersekolah.Imunisasi pasif dilakukan dengan  menggunakan antitoksin berkekuatan 1000-3000 unit pada orang tidak kebal yang sering berhubungan dengan kuman yang virulen, namun penggunaannya harus dibatasai pada keadaan yang memang sanagt gawat. Tingkat kekebalan seseorang terhadap penyakit difteri juga dapat diketahui dengan melakukan reaksi Schick.

7.Bordetella pertussis

Klasifikasi

Kingdom         : Eubacterium

Filum               : Coccobacillus

Kelas               : Bacillus

Ordo                : Coccobacillus

Famili              : Alcaligenaceae

Genus              : Bordetella

Spesies            : Bordetella pertussis

Penyakit pertusis atau batuk rejan (whooping chough) atau batuk seratus hari merupakan penyakit akut saluran pernapasan yang ditandai dengan batuk paroksismal. Di dunia terjadi sekitar 30 sampai 50 juta kasus per tahun, dan menyebabkan kematian pada 300.000 kasus (data dari WHO). Penyakit ini biasanya terjadi pada anak berusia di bawah 1 tahun. 90 persen kasus ini terjadi di negara berkembang dan merupakan penyakit yang menular.

Penyakit ini disebabkan oleh Bordetella pertussis yang untuk pertama kalinya diasingkan oleh Bordet dan Gengou pada tahun 1906. Penyakit-penyakit serupa berhasil ditemukan kemudian, yaitu yang disebabkan oleh Bordetella parapertussis dan Bordetella bronchiseptica. Standarisasi waksin serta penggunaannya secara luas sangat menurunkan morbiditas dan mortalitas penyakit ini. Bakteri ini mengandung beberapa komponen yaitu Peitusis Toxin (PT), Filamentous Hemagglutinin (FHA), Aglutinogen, endotoksin, dan protein lainnya.

Morfologi dan Fisiologi

Boredetella pertussis berbentuk coccobacillus kecil-kecil, terdapat sendiri-sendiri, berpasangan, atau membentuk kelompok-kelompok kecil. Pada isolasi primer, bentuk kuman biasanya uniform, tetapi setelah subkultur dapat bersifat pleomorfik.Bentuk koloni pada biakan agar yaitu smooth, cembung, mengkilap, dan tembus cahaya. Bentuk-bentuk filament dan batang-batang tebal umum dijumpai. Simpai dibentuk tapi hanya dapat dilihat dengan pewarnaan khusus, dan tidak dengan penggabungan simpai. Kuman ini hidup aerob, tidak membentuk H2S, indol serta asetilmetilkarbinol. Bakteri ini merupakan gram negative dan dengan pewarnaan toluidin biru dapat terlihat granula bipolar metakromatik.

Pada Bordetella pertussis ditemukan dua macam toksin yaitu

  • Endotoksin yang sifatnya termostabil dan terdapat dalam dinding sel kuman. Sifat endotoksin ini mirip dengan sifat endotoksin-endotoksin yang dihasilkan oleh kuman negative gram lainnya.
  • Protein yang bersifat termolabil dan dermonekrotik. Toksin ini dibentuk di dalam protoplasma dan dapat dilepaskan dari sel dengan jalan memecah sel tersebut atau dengan jalan ekstraksi memakai NaCl.

Baik endotoksin maupun toksin yang termolabil tersbeut tidak dapat memancing timbulnya proteksi terhadap infeksi Bordetella pertussis. Peranan yang pasti daripada kedua toksin ini dalam pathogenesis pertusis belum diketahui.

Berbeda dengan spesies-spesies Hemophilus, kuman Bordetella dapat tumbuh tanpa adanya hemin (factor X) dan koenzim I (factor V). Pembiakan dilakukan pada perbenihan Bordet-gengou, dimana kuman-kuman ini tumbuh dengan membentuk koloni yang bersifat smooth, cembung, mengkilat, dan tembus cahaya. Kuman ini membentuk zona hemolisis. Sifat-sifat ini dapat ebrubah tergantung lingkungan dimana kuman ini dibiakkan, yang diikuti oleh perubahan-perubahan sifat antigenic serta virulensinya.

Struktur antigen

Proteksi terhadap infeksi oleh Bordetella pertussis merupakan respon imunoloik terhadap antigen (antigen-antigen) kuman. Sifat antigen protektif kuman ini tidak diketahui. Walaupun demikian, penelitian serologic yang ekstensif telah berhasil menemukan antigen-antigen yang penting. Diketahui adanya antigen permukaan O yang termostabil pada smooth strains dan rough strains Bordetella pertussis. Antigen O ini berupa protein, mudah diekstraksi dari sel dan terdapat di dalam cairan supernatant biakan kuman.

Antigen-antigen serta factor-faktor lainnya seperti HLT (heat-labile toxin), lipopolisakarida (endotoksin), HSF (histamine-sensitizing factor), LPF (lymphocytosis-promoting factor), MPF (mouse-protective factor), hemaglutinin dan agaknya juga IAP (islet-activating protein) adalah sangat erat kaitannya dengan  infeksi, penyakit dan kekebalan.

Epidemiologi

Penyakit pertusis tersebar di seluruh dunia dan mudah sekali menular. Manusia merupakan satu-satunya sumber Bordetella pertussis, dan penyebaran penyakit ini hampir selalu disebabkan oleh orang-orang dengan infeksi aktif. Banyak kasus terjadi pada anak-anak di bawah 5 tahun, sebagian besar meninggal pada usia 1 tahun.

Penularan

Pertusis menular melalui droplet batuk dari pasien yg terkena penyakit ini dan kemudian terhirup oleh orang sehat yg tidak mempunyai kekebalan tubuh, antibiotik dapat diberikan untuk mengurangi terjadinya infeksi bakterial yg mengikuti dan mengurangi kemungkinan memberatnya penyakit ini (sampai pada stadium catarrhal) sesudah stadium catarrhal antibiotik tetap diberikan untuk mengurangi penyebaran penyakit ini, antibiotik juga diberikan pada orang yg kontak dengan penderita, diharapkan dengan pemberian seperti ini akan mengurangi terjadinya penularan pada orang sehat tersebut.

Patogenesis

Setelah menghisap droplet yang terinfeksi, kuman akan berkembang biak di dalam saluran pernafasan. Gejala sakit hampir selalu timbul dalam 10 hari setelah kontak, meskipun masa inkubasi bervariasi antara 5-21 hari. Penyakit ini terbagi dalam 3 stadium.

  • Stadium prodromal (kataral) berlangsung selama 1-2 minggu. Selama stadium ini, penderita hanya menunjukkan gejala-gejala infeksi saluran pernafasan bagian atas yang ringan seerti bersin, keluarnya cairan dari hidung, batuk dan kadang-kadang konjungtivitis. Pemeriksaan fisik tidak memberikan hasil yang menentukan. Masa ini merupakan masa perkebmangbiakan kuman di dalam epitel pernafasan.
  • Stadium kedua biasanya berlangsung selama 1-6 minggu dan ditandai dengan peningkatan batuk paroksismal. Suatu batuk paroksismal yang khas adalah dimana dalam jangka waktu 15-20 detik terjadi 5-20 batuk beruntun biasanya diakhiri dengan keluarnya lender/muntah serta tidak ada kesempatan untuk bernafas diantara batuk-batuk tersebut. Tarikan nafas setelah batuk biasanya menimbulkan bunyi yang keras.
  • Stadium ketiga berupa stadium konvalessen. Batuk dapat berlangsung sampai beberapa bulan setelah permulaans akit. Beratnya penyakit bervariasi.

Sindrom respiratorik ringan yang disebabkan oleh Bordetella pertussis tidak mungkin dikenal atas dasar klinik saja. Kurang lebih 20% infeksi pertusis diperkirakan sebagai penyakit-penyakit atipik dan penderita-penderita ini berbahaya bagi orang lain. Komplikasi yg dapat mengikuti keadaan ini adalah pneumonia, encephalitis, hipertensi pada paru, dan infeksi bakterial yg mengikuti.

Diagnosis laboratorium

Diagnosis yang pasti tergantung pada diasingkannya Bordetella pertussis dari penderita. Hasil isolasi tertinggi diperoleh pada stadium kataral, dan kuman pertusis biasanya tidak dapat ditemukan lagi setelah 4 minggu pertama sakit. Bahan pemeriksaan berupa usapan nasofaring penderita atau dengan menampung batuk secara langsung pada perbenihan. Isolasi Bordetella pertussis dari bahan klinik sangat bergantung pada transportasi dan pengolahan bahan tersbeut.

Bila diperlukan lebih dari 2 jam sebelum bahan tersebut sampai di laboratorium, sebaiknya bahan pemeriksaan tadi ditanam pada perbenihan Stuart (dimodifikasikan). Penambahan penicillin 0,25-0,5 unit/ml di dalam perbenihan kedua adalah berguna untuk menghambat pertumbuhan kuman positif gram saluran pernafasan, tanpa mengurangi pertumbuhan kuman pertusis.

Selain reaksi-reaksi biokimiawi, identifikasi Bordetella pertussis secara serologic akan memastikan isolasi tersebut. Pewarnaan antibody fluoresensi (AF) telah dipakai untuk mengidentifikasi Bordetella pertussis pada preparat langsung hapusan nasofaring dan untuk mengidentifikasi kuman-kuman yang tumbuh pada perbenihan Bordet-gengou. Cara AF ini tidak dapat menggantikan isolasi kuman, namun dapat mengidentifikasi kuman secara lebih cepat.

Pengobatan dan pencegahan

Pencegahan dilakukan dengan cara mencegah kontak langsung dengan penderita dan dengan imunisasi. Dilakukan vaksinasi aktif pada bayi. Setiap bayi sebaiknya menerima 3 suntikan dari vaksin pertusis selama 1 tahun pertama diikuti serum tambahan sampai jumlah keseluruhan.

Pada saat ini, eritromisin merupakan obat pilihan. Pemberian antibiotika ini akan menyingkirkan kuman-kuman tersebut dari nasofaring dan karenanya dapat mempersingkat masa penularan/penyebaran kuman.

Selain eritromisin, tetrasiklin, kloramfenikol dan ampisilin juga bermanfaat. Cara pencegahan terbaik terhadap pertusis adalah dengan imunisasi dan dengan mencegah kontak langsung dengan penderita. Proteksi bayi terhadap pertusis dengan vaksinasi aktif adalah penting karena komplikasi-komplikasi berat serta morbiditas tertinggi terdapat pada usian ini.

Antibodi yang masuk melalui plasenta tidak cukup memberikan proteksi. Vaksin yang dipergunakan biasanya merupakan kombinasi toksoid difteri dan tetanus dengan vaksin pertusis (vaksin DPT). Imunitas yang diperoleh baik karena infeksi alamiah maupun karena imunisasi aktif, tidak berlangsung untuk seumur hidup.

Jika penyakit berat, penderita biasanya dirawat di rumah sakit. Mereka ditempatkan di dalam kamar yang tenang dan tidak terlalu terang. Keributan bisa merangsang serangan batuk. Bisa pula dilakukan pengisapan lender dari tenggorokan. Pada kondisi yang berat, oksigen diberikan langsung ke paru-paru melalui selang yang dimasukkan ke trakea. Untuk menggantikan cairan yang hilang karena muntah, dan bayi biasanya tidak dapat makan karena batuk, maka diberikan cairan melalui infus. Gizi yang baik sangat penting dan sebaiknya makanan diberikan dalam porsi kecil namun sering.

Prognosis

Sebagian besar penderita mengalami pemulihan total, meskipun berlangsung lambat. Sekitar 1-2% anak yang berusia dibawah 1 tahun meninggal. Kematian terjadi karena berkurangnya oksigen ke otak (ensefalopati anoksia) dan bronkopneumonia.

8. Legionella pneumophila

Klasifikasi

Kingdom         : Bacteria

Filum               : Proteobacteria

Kelas               : Gamma proteobacteria

Ordo                : Legionellales

Famili              : Legionellaceae

Genus              : Legionella

Spesies            : Legionella pneumophila

Legionella adalah bakteri tipis, pleomorfik, berflagel dan merupakan bakteri gram negative. Bakteri yang berasal dari genus legionella ini merupakan bakteri yang menyebabkan penyakit  legionellosis. Legionellosis adalah suatu penyakit infeksi bakteri akut yang bersifat new emerging disease. Secara keseluruhan baru dikenal 20 spesies.

Bakteri ini pertama kali diidentifikasi pada tahun 1976, namun kasus-kasus sebelumnya telah dikonfirmasikan sejak tahun 1947. Pertama kali wabah legionellosis ini terjadi di Philadelphia, AS pada tahun 1976 dengan jumlah kasus mencapai 182 dan dengan jumlah kematian mencapai 29 orang. Di Indonesia sendiri kasus ini ada di sejumlah tempat antara lain seperti di Bali (1996), di Karawaci, Tangerang (1999) dan di sejumlah kota lainnya.

Karakteristik

Legionella termasuk bakteri gram negative batang yang tidak meragi D-glukosa, dan juga tidak meragi nitrat menjadi nitrit. Koloni bakteri ini hidup subur menempel di pipa-pipa karet dan plastic yang berlumut dan tahan kaporit dengan konsentrasi klorin 26 mg/l. legionella dapat hidup pada suhu antara 5,7oC – 63oC dan tumbuh subur pada suhu 30oC – 45oC.

Bakteri ini termasuk bakteri aerobic dan tidak mampu menghidrolisis gelatin ataupun memproduksi urease. Bakteri ini juga termausk bakteri yang nonfermentatif. Bakteri ini juga tidak berpigmen dan tidak berautofluoresensi. Selain itu bakteri ini juga merupakan enzim yang mengkatalis proses redoks atau bisa juga disebut sebagai katalase positif dan menghasilkan beta-laktamase.

Epidemiologi

Bakteri ini ditemukan secara alami di alam, biasanya di air. Bakteri ini tumbuh subur di air hangat, seperti di kolam air panas, menara pendingin, atau bagian dari system pendingin bangunan besar. Bakteri ini ditemukan di sungai dan juga kolam, keran air panas dan dingin, tangki air panas, dan juga tanah di lokasi penggalian.

Patogenesis

Legionellosis yang disebabkan oleh Legionella pneumophila bisa menjadi penyakit pernafasan ringan atau dapat cukup parah untuk dapat menyebabkan kematian. Penyakit ini bisa menjadi sangat serius dan menyebabkan kematian dari 5%-30% kasus yang ada. Dari 10%-40% orang dewasa yang sehat memiliki antibody menunjukkan paparan sebelumnya terhadap organism, namun hanya sebagian kecil yang memiliki riwayat pneumonia sebelumnya.

Pada manusia, legionella pneumophila menyerang dan replikasi di dalam bentuk makrofag. Internalisasi dari bakteri dapat ditingkatkan dengan adanya antibody dan system komplemen namun tidak mutlak diperlukan. Terdapat sebuah pseudopod koil di sekitar bakteri dalam bentuk fagositosis yang unik. Begitu diinternalisasi, bakteri mengelilingi diri dalam membrane vakuola yang terikat yang tidak bereaksidengan lisosom yang akan menurunkan bakteri. Dalam kompartemen yang terlindungi ini, bakteri akan berkembang biak. Bakteri menggunakan system sekresi tipe IV B yang dikenal sebagai ICM/Dot untuk menyuntikkan protein efektor ke dalam host. Efektor ini terlihat dalam meningkatkan kemampuan bakteri untuk bertahan hidup dalam sel inang. Tingkat bertahan hidup ditingkatkan oleh protein efektor (Ank protein) karena mereka mengganggu fusi dari legionella yang mengandung vakuola dengan degradasi inang endosom

Penularan

Penyakit ini tampaknya menyebar melalui udara dari tanah atau sumber air. Semua penelitian hingga saat ini telah menunjukkan bahwa penularan dari orang ke orang tidak terjadi. Orang dari segala usia dapat terkena penyakit ini. Namun yang biasanya terkena adalah orang-orang dengan usia lanjut ( diatas 65 tahun) ataupun orang-orang dengan system imun yang lemah terhadap penyakit. Terkadang perokok, orang-orang yang mengalami penyakit paru yang kronis (misal emfisema), dan orang-orang yang menggunakan obat penekan system kekebalan (misal setelah operasi transplantasi) juga mempunyai resiko lebih tinggi terkena penyakit ini. Penyakit ini jarang terjadi pada orang yang sehat.

Wabah ini terjadi ketika dua atau lebih orang menjadi sakit di tempat yang sama pada waktu yang sama, seperti pasien di rumah sakit terkena penyakit ini. Bangunan Rumah Sakit memiliki sistem air yang kompleks, dan banyak orang di rumah sakit telah memiliki penyakit yang meningkatkan resiko mereka untuk infeksi legionella. Penularan pada manusia antara lain melalui aerosol di udara, atau minum air yang mengandung Legionella. Selain itu dapat pula terjadi melalui aspirasi air yang terkontaminasi, inokulasi langsung melalui peralatan pernafasan atau melalui pengompresan luka dengan air yang terkontaminasi. Contoh lain adalah dengan menghirup uap dari sauna di spa atau hotel yang tidak dibersihkan secara seksama dengan desinfektan.

Gejala

Masa inkubasi penyakit ini berkisar antara 1 sampai 10 hari, namun biasanya berkisar antara 5 sampai 6 hari. Penyakit ini dapat memiliki gejala seperti bentuk lain dari pneumonia sehingga sulit untuk mendiagnosis pada awalnya. Tanda-tanda penyakit ini bisa mencakup demam tinggi, menggigil dan batuk. Bahkan pada beberapa orang ada yang menderita nyeri otot dan sakit kepala.

Infeksi ringan yang disebabkan oleh sejenis bakteri legionella disebut Pontiac Fever. Gejala Demam Pontiac biasanya berlangsung selama 2 sampai 5 hari dan bisa juga menyertakan demam, sakit kepala, dan nyeri otot, namun tidak ada pneumonia. Gejala pergi sendiri tanpa pengobatan dan tanpa menyebabkan masalah lebih lanjut.

Gambar : Sakit kepala dan nyeri otot.

Diagnosis

Legionellosis sering menyebabkan gejala yang mirip dengan yang disebabkan oleh organisme lain, termasuk jenis virus influenza dan bakteri pneumonia lainnya. Selain itu tes laboratorium khusus diperlukan untuk mengkonfirmasi diagnosis tidak selalu diminta. Diagnosis tergantung pada tes laboratorium yang sangat khusus yang melibatkan dahak pasien atau mendeteksi organism dalam urin. Tes laboratorium rutin tidak akan mengidentifikasi bakteri Legionella.

Sedangkan sera (serum) telah digunakan baik untuk studi aglutinasi serta untuk mendeteksi langsung dari bakteri dalam jaringan dengan menggunakan antibody fluorescent-labelled. Antibody spesifik pada pasien juga dapat ditentukan dengan uji antibody fluoresen tidak langsung. ELISA dan ter mikroaglutinasi juga telah berhasil ditetapkan.

Pencegahan dan Pengobatan

Pengobatan legionellosis dengan menggunakan antibiotic seperti eritromisin, levaquin atau azitromisin bisa dikatakan cukup efektif dalam menangani penyakit ini. Sedangkan makrolid (azitromisin) atau fluoroquinolones (moxifloxacin) merupakan pengobatan standar untuk pneumonia legionella pada manusia

Pencegahan perkembangan bakteri legionella bisa dilakukan dengan cara minimal seminggu sekali dilakukan pemeriksaan penampungan air terhadap kerusakan fisik, bau dan zat organic serta keberadaan serbuk-serbuk yang mengandung legionella.

Pandangan Islam Terhadap Bakteri Patogen Pada Saluran Pernafasan

Adanya pemisahan ilmu pengetahuan dengan urusan agama yang terutama berhubungan dengan Tuhan sebagai sang Khalik yang menciptakan alam semesta. Ajaran islam mencakup seluruh aspek kehidupan, tak terkecuali masalah makan, Penyakit serta ALLAH telah menciptakan obat dari segala penyakit itu, Oleh karena itu bagi kaum muslimin, makanan di samping berkaitan dengan pemenuhan kebutuhan fisik, juga berkaitan dengan ruhani, iman, dan ibadah juga dengan identitas diri, bahkan dengan perilaku.

QS. Al-furqaan [25] : 2

Artinya:“Yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak  mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya”. (Qs. Al-furqaan : 2)

Sabda Rasulullah SAW :

Dasri Jabir berkata, “Rasulullah bersabda, bagi tiap-tiap penyakit itu ada obatnya, apa bila obat yang dengan penyakitnya maka ia sembuh dengan izin Allah.” (H.R. Muslim) .

  • Maksud dari ayat tersebut ialah : segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup.

QS. Al-Maaidah [5] : 87

Artinya :“Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu haramkan apa-apa yang baik yang telah Allah halalkan bagi kamu, dan janganlah kamu melampaui batas. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang melampaui batas”. (Al-Maidah:87)

Sabda Rasulullah SAW :

“Sesungguhnya Allah menurunkan penyakit dan obat, dan menjadikan bagi setiap penyakit obatnya, maka (berobatlah kamu sekalian, tetapi) jangan berobat dengan yang haram.” (HR. Abu Dawud).

  • Maksud dari ayat tersebut ialah : makanlah yang halal dan jangan sampai melampui batas, jika sampai melampui batas kita akan mengalami kerugian bagi tubuh kita sendiri serta carilah dengan cara yang halal dan baik.

QS. An-nahl : 11

Artinya :“Dia menumbuhkan bagi kamu dengan air hujan itu tanam-tanaman; zaitun, korma, anggur dan segala macam buah-buahan. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memikirkan”. (QS AN-NAHL :11)

Dalam Al-Qur’an An Nahl (16):114

Artinya:“Maka makanlah yang halal lagi baik dari rezki yang telah diberikan Allah kepadamu; dan syukurilah nikmat Allah, jika kamu hanya kepada-Nya saja menyembah”. (Qs. An-Nahl : 114)

 

DAFTAR PUSTAKA

Lay, Bibiana. W, dan Hastowo Sugoyo. 1992. Mikrobiologi. Jakarta : CV Rajawali.

Staf pengajar FKUI. 1994. Mikrobiologi Kedokteran. Binarupa Aksara: Jakarta

Wheller dan Volk. 1990. Mikrobiologi Dasar Edisi Kelima Jilid 2. Jakarta  : P.T. Gelora Aksara Pratama

http://mikrobia.wordpress.com/2008/05/12/bordetella-pertussis-batuk-rejan/

http://www.health.state.ny.us/diseases/communicable/legionellosis/fact_sheet.htm

http://www.cdc.gov/legionella/patient_facts.htm

http://www.bmb.leeds.ac.uk/mbiology/ug/ugteach/icu8/introduction/bacteria.html

http://www.who.int/immunization/REH_47_8_pages.pdf

http://emedicine.medscape.com/article/218271-overview

http://www.healthsystem.virginia.edu/UVaHealth/peds_infectious/hii.cfm

http://www.cdc.gov/ncidod/aip/research/spn.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Corynebacterium_diphtheriae

http://textbookofbacteriology.net/diphtheria_2.html


Upaya penanggulangan mikroorganisme yang merugikan dalam bidang pertanian

Pendahuluan
Penyakit adalah suatu kondisi tidak normal yang menyebabkan tanaman terganggu fungsinya. Penyakit biasanya paling mudah dikenal dengan melihat gejala yang diderita oleh tanaman. Berbagai macam agen, baik bekerja sendiri atau bersamaan dapat menyebabkan timbulnya penyakit. Agen tersebut dapat berupa biotic (benda hidup) dan abiotik (benda tak hidup). Organism yang sering menimbulkan penyakit disebut pathogen. Pathogen tersebut misalnya saja bakteri, jamur, nematode, virus dan mikoplasma. Penyakit tanaman muncul karena adanya kultivar yang peka terhadap phatogen, dan peka terhadap pengaruh lingkungan. (Sudarmo, 1993).
Pengganggu tanaman (pest) mencakup semua bentuk hidup yang merusak tanaman merupakan spectrum biologi yang sangat luas, dari virus yang sukar dilihat sampai tikus dan babi hutan. Pengganggu dapat dikelompokkan dalam istilah-istilah yang lebih luas dari patogen, predator, dan gulma. Efek merugikannya adalah berturut-turut penyakit, kerusakan dan persaingan. Perkiraan kerugian akibat pengganggu untuk pertanian dunia sampai mencapai 33 persen.
Beberapa pengganggu memiliki daya merusak yang mengerikan sehingga dapat menihilkan seluruh tanaman. Lainnya kurang spektakuler, tetapi sama merugikannya dalam jangka panjang, terus-menerus mengikis sementara kerusakan terus berjalan tanpa kita perhatikan. (Hardjadi, 1979)
Pemberantasan pengganggu tanaman merupakan disiplin dalam pertanian yang disebut proteksi tanaman. Suatu teknologi yang telah sangat terspesialisasi dan selalu berubah dengan cepat, telah dikembangkan dalam pemberantasan pengganggu tertentu (mikroorganisme, nematode, serangga, dan gulma).
Walaupun teknik pemberantasan berbeda menurut pengganggu dan tanamannya, pendekatan dasarnya adalah dengan mencampuri beberapa tahap kehidupan dari pengganggu tersebut atau dengan melindungi tanaman inangnya. Perlakuan yang palaing berhasil adalah dengan pencegahan (preventif) dan bukannya penyembuhan (curatif). Pencegahan bertujuan menahan, mencegah kerusakan dan bukannya menyembuhkan tanaman-tanaman yang telah terserang.
Semua ara tergantung pada pengetahuan yang mendalam mengenai penyebab biologiknya, sejarah dan ekologinya secara alami, dan terutama pertalian khasnya dengan tanaman inangnya. Pemberantasan yang berhasil sering tergantung pada penggunaan yang tepat dari banyak cara yang berbeda.
Cara-cara pemberantasan yang dikenal adalah: 1) cara teknik budidaya, 2) cara fisik, 3) cara kimia, 4) cara biologi. (Hardjadi, 1979)

Pembahasan
Dengan terus meningkatnya jumlah mikroorganisme pada lingkungan pertanian, para petani di harapkan dapat mengantisipasi tanaman pertaniannya dari gangguan mikroorganisme yang merugikan bagi tanaman. Akan tetapi menggunakan bahan kimia sebagai salah satu solusi untuk membasmi organisme itu sendiri dapat berdampak buruk bagi lingkungan dan kesehatan para petani, dan dapat menyebabkan mikroorganisme tersebut juga resisten terhadap bahan-bahan kimia jika digunakan terus menerus. Sehingga sangat diharapkan dalam membasmi mikroorganisme yang merugikan dapat menggunakan bahan hayati (alami).
Upaya penanggulangan mikroorganisme yang dapat merugikan dalam bidang pertanian yaitu:

A. Cara Teknik Budidaya

Cara kultur teknik digunakan untuk mengurangi populasi pengganggu yang efektif, mencakup pembuangan tanaman-tanaman atau benih sakit atau terserang (roguing), pemotongan bagian-bagian tanaman yang terserang (surgery) atau pembuangan sisa-sisa tanaman yang dapat merupakan biakan pengganggu (sanitation).
Pengurang populasi pengganggu dapat dicapai dengan menggilir tanaman yang terhadap pengganggu tertentu (rotasi). Populasi gulma dapat dikurangi dengan rotasi menggunakan tanaman-tanaman yang beradaptasi baik terhadap gulma, yang mengalahkannya, seperti pupuk hijau, atau jagung ataupun singkong. Pupuk hijau merupakan pupuk organik yang berasal dari tanaman atau berupa sisa panen. Bahan tanaman ini dapat dibenamkan pada waktu masih hijau atau setelah dikomposkan. Pupuk hijau dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kandungan bahan organik dan unsur hara di dalam tanah sehingga terjadi perbaikan sifat fisika, kimia, dan biologi tanah, yang selanjutnya berdampak pada peningkatan produktivitas tanah dan ketahanan tanah terhadap erosi. Kadang-kadang pengolahan tanahlah, yang digunakan sewaktu rotasi, yang menyebabkan gulma terberantas. Misalnya, penyiangan tanaman-tanaman berjalur (jagung, kacang-kacangan) dapat mengurangi gulma rumput-rumputan untuk penanaman padi berikitnya. Penanaman Grotalaria sebagai rotasi, dapat menarik nematode dari sekitarnya untuk hidup membiak di situ. Akan tetapi karena siklus hidupnya tidak lengkap, dapat berakibat punahnya populasi nematode tersebut.
Tidak seperti hewan, tanaman tidak memiliki mekanisme antibodi yang dapat digunakan untuk melawan penyakit, jadi tidak dapat dibuat imun dengan vaksin. Namun, keadaan fisiologi tanaman dapat diubah untuk mempengaruhi kesanggupannya baik untuk menahan invasi oleh patogen atau untuk mengatasi pengaruhnya yang merugikan. Misalnya, menyakit layu pembuluh pada kapas,yang disebabkan verticilium albotratum dapat dikompensasikan dengan pemberian pupuk, yang akan menyebabkan secara harfiah tanaman mendahului tanaman pathogen. Teknik kebalikannya digunakan untuk penyakit layu bakteri pada tomat, dimana infeksi dan pertumbuhan bakteri penyebabnya luar biasa cepatnya pada tanaman-tanaman yang sukulen dan tumbuh subur.
Memperlambat pertumbuhan pohon dengan menghilangkan pemupukan N berlebihan atau dengan menghindari pemangkasan secara ekstensif merupakan salah satu cara untuk memberantas penyakit. Pemberian hara anorganik memberikan proteksi pada beberapa keadaan. Misal, penyakit bengkak akar (clubroot) pada kubis, tampak berkurang keganasannya bila perbandingan kalsium terhadap kalium dalam tanah berkurang.
Populasi pengganggu dapat dikurangi dengan cara-cara yang mencegah lingkungan menjadi favorable, mencakup praktek-praktek yang luas aspeknya seperti drainase tanah, penggunaan tanah, pemangkasan untuk mengurangi kerapatan daun dan untuk menaikkan kecepatan pengeringan, dan pengubahan suhu dan kelembaban. Penyakit kudis pada kentang biasanya diberantas dengan menurunkan pH tanah, atau menghindari tindakan pengapuran yang dapat menaikkan pH tanah. (Harjadi, 1979)
B. Cara Fisik
Cara-cara fisik dapat digunakan untuk melindungi tanaman dalam melawan gangguan atau menghilangkan gangguan seluruhnya. Mendirikan barier-barier fisik untuk melindungi tanaman merupakan perlakuan yang telah berlangsung sejak kuno.
Teknik secara fisik untuk digunakan untuk melawan mikroorganisme jelas sekali sukar. Bila kehadirannya menjadi ketahuan lewat gejala yang ditimbulkannya, sangtlah sukar untuk merusak mereka secara fisik tanpa merusak tanaman inangnya. Barangkali cara yang paling berhasil adalah penggunaan panas. Perlakuan air panas digunakan untuk memusnahkan pathogen-patogen tertular biji (seed-borne) atau tertular tanaman (plant-borne), misalnya “loose smut”, suatu penyakit cendawan pada gandum; penyakit busuk hitam,suatu penyakit bakteri pada kubis; nematode pada tanaman stroberi dormant. Perlakuan panas juga efektif pada penonaktifan beberapa virus. Menguapi tanah-tanah pot merupakan cara-cara dalam rumah kaca untuk menghilangkan banyak pengganggu tanah, termasuk cendawan, nematode, dan biji-biji gulma. (Hajadi, 1979)
C. Cara Kimia
Pestisida merupakan nama golongan dari semua bahan kimia yang digunakan untuk memberantas pengganggu, biasanya tosik pada beberapa tahap kehidupan pengganggu. Termasuk ke dalam pestisida, juga “rapelent”, suatu persenyawaan yang barangkali tidak beracun secara aktif, tetapu membuat tanaman tidak menarik predator karena baunya, rasa atau sifat-sifat fisik lain.
Selektivitas. Pestisida yang selektif adalah yang membunuh suatu organisme tetepi tidak membahayakan yang lain. Akan tetapi, selektivitas merupakan konsep yang relative, tergantung pada interaksi dari banyak faktor: dosis, saat pemberian, cara pemberian, sifat-sifat kimia dan fisik dari bahan yang diberikan, dan status genetic dan fisiologi dari organism yang terlibat. Pestisida yang nonselektif membunuh tanpa pandang bulu. Pada umumnya pestisida bersifat selktif sampai derajat tertentu. Sehingga pestisida digolongkan menurut organism yang dipengaruhi misalnya bakterisida, fungisida, nematisida, mitisida, insektisida, herbisida dan rodentisida.
Banyak pestisida bersifat selektif dalam suatu kelompok besar organisme. Missal insektisida, dapat digolongkan menurut kekuatannya sebagai racun perut atau racun kontak. Racun perut biasanya digunakan melawan serangga mengunyah, dicerna bersama bahan yang dikunyah dan menimbulkan kematian bila mencapai perut. Karena serangga-serangga pengisap memakan cairan tanaman (sap) dan tidak mencerna bahan-bahan luar, mereka jarang dipengaruhi racun perut. Mereka harus diberantas dengan racun kontak, yang membunuh dengan menembus badan serangga secara langsung atau memasuki lewat pernafasan atau pori-pori saraf.
Herbisida, bahan yang membunuh tanaman, diabsorpsi oleh tanaman dan mengakibatkan kematian dengan memberikan reaksi keracunan. Yang hanya membunuh daerah dari tanaman yang terkena (persenyawaan dinitro, minyak dan arsenik) disebut herbisida kontak; herbisida lainya ditraslokasi dalam tanaman (missal 2,4-D) disebut herbisida nonkontak, atau herbisida ditranslokasi.
Selektivitas dapat ditimbulkan dengan mengarahkan herbisida kontak jauh dari tanaman pertanian (toleransi posisi) atau dengan memanipulasikan perbedaan morfologi antara gulma dengan tanamannya (termasuk kutikula berlilin, bentuk dan arah daun, letak titik-titik tumbuh). Selektivitas dapat juga tercapai mengatur dosis.
Pada konsentarasi tinggi, 2,4-D dapat membunuh segala tanaman, sedang pada dosis rendah dapat secara efektif digunakan untuk membunuh secara selektif. Selektivitas dapat dicapai dengan cara lain, yaitu denganmenggunakan beda fisiologi antara tanaman-tanaman. Selektifitas fisiologi dapat berubah secara drastic sesuai dengan tahap pertumbuhan. Banyak herbisida peling efektif digunakan pada saat perkecambahan dan pertumbuhan awal.
Sifat-sifat fisik dan kimia. Banyak sekali persenyawaan-persenyawaan, anorganik dan organic, alami dan sintetik, yang bersifat pestisida. Dewasa ini, pestisida dapat ketinggalan zaman secara cepat, karena bahan-bahan baru atau yang diperbaiki terus-menerus dikeluarkan oleh industry-industri besar.
Fungisida dan insektisida yang mula-mula adalah garam-garam anorganik dari logam-logam seperti tembaga, merkuri, timbale, dan arsen; banyak yang dewasa ini masih berfaedah. Persenyawaan-persenyawaan organic alami muncul terkemuka pada abad 19. Termasuk insektisida-insektisida berasal dari tamanaman: nikotin, pirethrum dan rotenone. Industri pestisida modern didasrkan pada bahan-bahan organik sintetik. Industry menjadi giat karena dua bahan yang berhasil secara luas yaitu DDT dan 2,4-D, nama yang sekarang hanya merupakan istilah biasa.
Pestisida dapat diberikan dalam berbagai bentuk dan cara. Pemberian yang efisien memerlukan penutupan secara merata pada tingkatan yang terkendalikan. Tidaklah praktis memberikan bahan kimia dalam bentuk murninya, maka diberikan dengan pengenceran dengan karier yang inert. Bila kariernya padat (talek, liat), pestisida diberikan sebagai debu (dust). Pemberian secara debu punya keuntungan dalam ringannya dan cocok untuk pemberian dengan pesawat terbang atau helicopter. Akan tetapi debu sukar untuk diberikan secara seragam, dan tidak bertahan lama. Tambahan pula beberapa bahan (missal minyak), tidak dapat diberikan dengan cara ini.
Ketidakuntungan ini dapat diatasi dengan pengguanaan karier cair, biasnya air, di mana bahan-bahan kimia dapat dilarutkan, disuspensikan, atau diemulsikan. Bahan lalu diberikan dengan tekanan dalam tetes-tetes berbagai ukuran, tetapi biasnya dalam bentuk semprotan (spray). Ketidakuntungan dari kerier air dalam hal berat dan banyaknya, dapat diatasi dengan menggunakan konsentrasi tinggi dari bahan-bahan aktif dan mencapai disperse dengan hembusan udara. Pada permukaan tanaman yang berkutin tebal, spray membentuk titik-titik dan bukan merupakan lapisan sinambung. Disperse yang tidak teratur ini dapat diatasi dengan memberikan bahan pembasah (wetting agents), yaitu bahan kimia yang mematahkan tegangan permukaan.
Masih dikenal pestisida yang aktif sebagai gas dan disebut fumigant, yang sangat berfaedah untuk pemberantasan dalam tanah. Untuk menghindari fumigant keluar tanah, dapat ditutupi plastic, digenangi air atau permukaan tanah dipadatkan.
Pestisida dapat bersifat sistemik atau nonsistemik. Pestisida sistemik diabsorpsi oleh tanaman dan ditranslokasi di dalamnya, membuat tanaman dengan sendirinya toksik atau “repallent” terhadap pengganggu. Penggunaannya pada tanaman pangan dibatasi, kecuali bela dapat terurai sebelum dikonsumsi. Kerja pestisida nonsistemik berlangsung pada permukaan tanaman, walaupun dapat terisap sampai tingkatan tertentu.
Saat pemberian. Keefektifan pemberantasan secara kimia biasanya tergantung pada saat pemberian. Pestisida tertentu dapat tidak sama toksiknya pada semua bentuk pengganggu tertentu, dan ini juga merupakan hal yang tidak perlu. Biasanya suatu tahap atau tahap lainnya peka, dan inilah mengapa saat pemberian sangat penting. Mata rantai yang lemah mungkin ditemukan sewaktu spora cendawan berkecambah, tahap larva muda pada serangga, atau serangga vector dari penyakit virus, biji gulma berkecambah.
Untuk kebanyakan penyakit, pemberantasan kimia harus dilakukan sebelum gejala sakit Nampak. Misalnya, sangtlah sukar membunuh cendawan sesudah mereka memasuki tanaman, tetapi pemberantasan dapat tercapai dengan bahan-bahan yang mematikan atau mencegah spora berkecambah ke dalam tanaman.
Saat pemberian terutama penting dalam pengendalian gulma. Selektivitas dapat tercapai untuk fumigant dan herbisida nonselektif lain, bila diberikan sebelum tanaman ditanamkan (preplanting treatment). Herbisida selektif sebelum tanam juga tersedia yang menyerang biji-biji gulma tanpa merusak biji tanaman budidaya. Pemberian sesudah tanama ditanamkan tetapi sebelum muncul dari tanah disebut pre-emergensi treatments.
Cara kerja dari bahan ini terbatas pada permukaan tanah. Supaya efektif, bahan-bahan emergence harus dapat menutup secara baik dan secara relative tahan pencucian. Kelembaban tanah biasanya kritikal karena air dapat diperlukan untuk mengaktifkan herbisida tersebut, walaupun kelebihan air dapat menyebabkan pencucian. Pestisida pre-emergence secara fisiologi selektif terhadap gulma dan tanamannya. Selektivitas dapat ditingkatkan dengan perkecambahan biji gulma yang terjadi lebih dulu. Perkecambahan biji crop-nya biasanya agak tertunda karena kedalaman tanam dan waktu yang dibutuhkan untuk imbibisi air dulu.
Pemberian herbisida pada tanaman yang sedang tumbuh disebut perlakuan post emergence. Selektivitas harus diusahakan secara posisi atau fisiologi, missal sewaktu menyemprotkan, tanamannya di tutupi plastic, atau sewaktu disemprotkan titik-titik tumbuh tanaman terlindung, tetapi titik tumbuh gulma terbuka.
Kerusakan semprot dan residu. Pengaruh menguntungkan dari bahan-bahan kimia harus diimbangi usaha melawan daya merusaknya. Untuk memberikan penggunaan yang tepat dan aman beberapa aturan dibuat, terutama bila bahan-bahan tersebut digunakan dalam hubungan dengan bahan pangan. Harus diperhatikan agar dapat terjamin kerusakan yang timbul oleh kerusakan obat lebih kecil dari yang ditimbulkan pengganggunya. Beberapa bahan kimia meninggalkan residu tanah yang mungkin mencampuri pertumbuhan tanaman atau penggunaan tanah dimasa depan (polusi bahan kimia).
Akhirnya menghilangkan bahan-bahan ini mungkin karena penguapan, perombakan secara kimia, dekomposisi biologi, pencucian, atau absorpsi pada koloid tanah. Beberapa pestisida bersifat fitotoksik dan menurunkan hasil dan mutu tanaman. Akan tetepi yang perlu diperhatikan adalah kemungkinan bahwa pestisida atau bahan-bahan rombakannya yang membahayakan, dapat bertambah dalam produk tanaman atau pada hewan yang memakannya, dan ini membahayakan manusia.
Semua bahan kimia memiliki dosis yang tidak toksik, dan dosis tetentu toksik. Bila dosis naik, menjadi rusak dan akhirnya beracun. Beberapa zat lain tidak memiliki efek yang nyata pada dosis rendah tetapi menumpuk dalam bagian tubuh tertentu. Masalah ini adalah sungguh-sungguh. Risiko-risiko banyak untuk konsumen maupun orang yang memberikannya, dan akibatnya tidak tertahankan. (Harjadi, 1979)
Pestisida adalah senyawa kimia yang digunakan untuk mengendalikan hama. Ada empat tipe pestisida yang digunakan pada tanaman padi: (1) insektisida untuk mengendalikan serangan hama (2) herbisida untuk mengendalikan gulma (3) rodentisida untuk mengendalikan tikus (4) fungisida untuk mengendalikan penyakit tanaman.

Pestisida biasanya tidak diaplikasikan dalam bentuk murni, tetapi perlu dicampur dengan air, oil, atau bentuk yang lain sehingga kalau disemprotkan dapat memperluas cakupan. Maksud percampuran tersebut adalah untuk mengurangi bahaya racun terhadap manusia dan kehidupan lain.
Tipe formulasi:
• Debu-pestisida dengan butiran sangat lembut menyerupai debu, talk, atau abu vulkanik; dapat diaplikasikan langsung tanpa campuran. Formulasi ini dapat menyebar sampai jauh, sehingga dapat menyebabkan kontaminasi pada hewan ternak, tempat tinggal atau perkampungan.
• Butiran-pestisida dengan formulasi menyerupai butiran pasir dan lebih kasar; dapat diaplikasikan langsung tanpa campuran, misalnya dengan cara disebar.
• Cairan-pestisida dengan formulasi cairan, aplikasinya dicampur terlebih dahulu dengan air.
• Bubuk-pestisida dengan formulasi bubuk perlu dicampur air sebelum diaplikasikan. Formulasi seperti ini mudah di bawa dan disimpan, tetepi harus hati-hati saat mencampur dengan air, formulasi bubuk mudah terisap.
• Bait-pestisida yang dicampurkan dengan makanan sebagai umpan, untuk memerangkap tikus atau burung. Apabila makan umpan tersebut selanjutnya tikus dan burung akan mati. Pestisida umpan yang beracun ini sangat berbahaya, terutama kalau dipasang di rumah; pestisida umpan tersebut harus dijauhkan dari jangkauan anak-anak.
Toksisitas pestisida:
Pestisida dapat masuk ke dalam tubuh melaluai berbagai cara yaitu:
• Mulut-dengan cara menelan langsung, merokok, kontiminasi makanan yang dibungkus oleh bekas pembungkus pestisida.
• Pernafasan-dengan cara mengisap pestisida sewaktu kita sedang bernafas.
• Kulit-dengan cara masuk ke tubuh melalui permukaan kulit; mungkin melalui pakaian yang terkontaminasi oleh pestisida, atau peralatan lain yang digunakan dalam perlengkapan penyemprotan. Beberapa bagian tubuh yang mudah dilewati pestisida seperti leher, ketiak bagian depan, jari tangan dan pergelangan serta telapak kaki.
Dampak penggunaan pestisida:
• Resistensi pestisida-beberapa serangan hama telah resisten terhadap insektisida tertentu. Apabila insektisida lebih banyak digunakan maka akan menambah problem resistensi. Untuk menghindari hal tersebut, maka penggunaan pestisida harus dipertimbangkan, yaitu apabila diperlukan dan berdasar ambang semprot yang telah ditentukan.
• Pencemaran lingkungan-penggunaan pestisida yang berlebihan akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Adanya pestisida yang resisten, yaitu pestisida yang lama mengalami peruraian, juga pestisida akumulatif, di mana terjadi penumpukan pestisida dalam makhluk hidup, misalnya pada ikan atau tanaman.
• Fitotoksisitas-akibat penggunaan pestisida yang salah dosis, waktu ataupun aplikasi, menjadikan tanaman keracunan.
• Membunuh jasad bukan sasaran-beberapa serangga berguna dapat ikut mati, ternak bahkan manusia.

Aplikasi pestisida
Karena pestisida adalah racun yang berbahaya, maka untuk menghindari dampak penggunaan pestisida beberapa hal yang perlu diperhatikan adalah sebagai berikut;
Sebelum aplikasi:
• Bacalah label pestisida dengan hati-hati, baik mengenai dosis, cara aplikasi maupun waktu aplikasi yang tepat.
• Gunakan pakaian pelindung beserta perlengkapannya, serta sarung tangan, topi, kaca mata dan masker.
• Cek alat semprot, dan dibetulkan apabila ada kerusakan.
• Hati-hati waktu mencampur pestisida dengan air, jangan mencampur pestisida dengan cara mengaduk dengan tangan. Hindari sentuhan cairan pestisida dengan tubuh.
Selama aplikasi:
• Jangan sambil makan, minum atau merokok waktu menyemprot atau selama bekerja dengan pestisida.
• Hindari kontak pestisida karena angin ketika sedang menyemprot.
• Hindari kontaminasi jasad bukan sasaran.
• Jangan menyemprot pada waktu angin kencang.
• Pertimbangkan waktu menyemprot dengan aktivitas hewan peliharaan yang sering berkeliaran di sekitar lahan yang akan disemprot.
• Apabila lahan yang akan disemprot itu dekat dengan kolam ikan, danau, parit atau sungai, harap hati-hati. Kontaminasi pestisida dapat melalui air mengalir.
• Jangan melakukan penyemprotan waktu angin kencang, lebih-lebih apabila lahan yang disemprot dekat dengan pemukiman penduduk.
Sesudah aplikasi:
• Mengemasi pestisida, serta membersihkan alat semprot dan mengimpannya di gudang.
• Ganti pakaian dan mandi dengan sabun sampai bersih. (sudarmo, 1993)
Oleh karena itu, penggunaan bahan kimia tidak dianjurkan, karena memiliki kerugian yang sangat berpengaruh terhadap tanaman, tanah, dan bagi manusia itu sendiri dan memiliki dampak yang merugikan yang sangat fatal.
D. Cara Biologis

Kontrol biologis hama di pertanian adalah suatu metode pengendalian hama (termasuk serangga, tungau, gulma dan penyakit tanaman ) yang bergantung pada predasi, parasitisme, herbivora, atau mekanisme alam lainnya. Hal ini dapat menjadi komponen penting dari pengelolaan hama terpadu (PHT) program.
Pengendalian biologis didefinisikan sebagai pengurangan hama populasi dengan musuh alami dan biasanya melibatkan peran aktif manusia. Musuh alami hama serangga, juga dikenal sebagai agen kontrol biologi, dan termasuk predator, parasitoid, dan patogen. Agen kontrol biologis tanaman penyakit yang paling sering disebut sebagai antagonis. Agen kontrol biologis gulma termasuk herbivora dan patogen tanaman. Predator, seperti burung, kumbang wanita dan lacewings, terutama spesies yang hidup bebas yang mengkonsumsi sejumlah besar mangsa selama seumur hidup mereka. Parasitoid adalah spesies yang belum dewasa berkembang pada atau di dalam sebuah host serangga tunggal, akhirnya membunuh atau fatal menginfeksi host. Sebagian besar memiliki kisaran inang yang sangat sempit. Banyak spesies tawon dan beberapa lalat parasitoid. Patogen penyebab penyakit organisme termasuk bakteri, jamur, dan virus . Mereka membunuh atau melemahkan induk mereka sendiri dan relatif spesifik. Ada tiga tipe dasar strategi pengendalian biologis, konservasi, pengendalian hayati klasik, dan augmentasi. (anonymous, 2011)
Semua kehidupan serangga hama dipengaruhi oleh faktor alam. Faktor tersebut akan membatasi reproduksi dan populasi. Faktor-faktor tersebut adalah (1) penyakit dan pathogen (2) makanan dan tempat tinggalnya (3) iklim (4) predator atau pemangsa dan (5) parasit.
Parasit, predator serta pathogen sangat menguntungkan karena secara alami dapat menekan perkembangbiakan serangga hama. Dasar pemikiran itulah yang mengawali dirintisnya pengendalian secara biologi, yaitu dengan membiakkan secara masal musuh alami tersebut secara buatan.
Parasit biasanya mempunyai ciri menyerang jenis hama tertentu atau jenis hama yang masih dekat dengan kekerabatannya. Satu parasit biasanya menyerang satu inang. Parasit hama padi biasanya berupa lalat atau berbagai jenis tawon. Sedangkan predator yang sering dijumpai adalah laba-laba, yang mampu memakan berbagai jenis serangga hama. Satu predator mampu memangsa sejumlah serangga hama, dengan memakan atau mengisap cairan tubuhnya. (Sudarmo, 1993)
Pengganggu tanaman dapat pula diberantas dengan manipulasi faktor-faktor biologi. Pemberantasan biologi dapat tercapai dengan mengarahkan kompetinsi alami antara organisme. Misalnya, dengan mengintroduksi parasit atau predator alami dari pengganggu atau menggunakan resistensi alami pada tanaman inang. Pemberantasa secara biologi merupakan cara yang menarik, sebab sekali digunakan akan berlangsung tanpa pengaruh manusia, dan bahaya-bahaya bahan kimia dapat ditiadakan.
Predator alami. Suatu contoh daari pemberantasan biologi yang berhasil adalah dengan introduksi predator alami pada kutu jeruk di Kalifornia. Hama tersebut terus terkendalikan sampai meluasnya DDT menyebabkan matinya predatornya. Hal yang sama terjadi dengan hama Plutella maculipennis pada kubis yang dapat diparasit Angitia. Contoh yang lebih baru adalah penggunaan spora Bacillus thuringinsis untuk memberantas ulat-ulat; spora diberikan secara sprey. Pemberantasan secara biologi juga dapat dilkaukan terhadap gulma.
Introduksi predator paling sesuai digunakan pada pemberantasan hama yang tidak memiliki predator atau penyakit secara alami, atau musuh-musuh lain. Untuk predator yang diintoduksi, supaya berhasil mereka harus hidup dan berkembang pada habitat baru dan tidak merusak tanama-tanaman pertanian. Jadi hanya predator yang sangat selektif dalam kebiasaan makan yang dapat diimpor. Karena luasnya daerah yang harus diatasi, dan masalah-masalah yang timbul bersamaan, cara-cara pemberantasan ini harus dilakukan oleh Dinas-dinas (Pemerintah) dan bukan oleh petani perorangan.
Resisten genetik. Penggunaan resistensi genetik, kesanggupan secara bawaan dari tanaman untuk menahan pengaruh merusak dari petogen atau predator, merupakan cara ideal untuk pemberantasan. Resistensi bervariasi, dari nol (susceptibility = kepekaan), ke parsial, sampai lengkap (imunity). Toleransi mrupakan suatu tipe resistensi di mana tanaman menderita infeksi dan sedikit kerusakan, tetepi sanggup hidup dengannya dan masih mampu bereproduksi.
Banyak tanaman diketahui memiliki resistensi terhadap virus, bakteri, fungi dan nematoda. Tanaman-tanaman ini memiliki resistensi karena roman structural atau pengaruh biokimiawi yang dapat menghambat atau mencegah masuknya dan bertahannya penggangu tertentu. Resistensi dapat secara kompleks atau secara tunggal. Beberapa tamnaman memiliki hanya resistensi spesifik terhadap rasa tau spesies tertentu.
Kombinasi antara resisten dan mutu atau daya hasil merupakan tujuan utama dari pemulia-pemulia tanaman. Di mana pathogen dan tanaman saling beradaptasi (seperti pada parasit obligat), hubungan erat terdapat antara resistensi genetik dari tanamannya dankemampuan genetic dari petogen untuk merusak atau mengatasi resistensi ini. Timbulnya ras baru dari petogen akibat mutasi atau introduksi merupakan masalah besar yang dihadapi pemuliaan tanamn, dan kemokalan mengombinasikan resistensi genetik jangka penjang pada beberapa penyakit, telah mengilhami pencarian resistensi secara luas atau sifat toleransi.
Keseimbangan biologi. Keseimbang biologi yang terdapat dalam lingkungan alami tidak dapat diabaikan dalam proteksi tanaman. Perusakan keseimbangan oleh fluktuasi lingkungan merupakan gejala alami. Pertanian, menurut alamnya, mengganggu keseimbangan biologi secara alami, tetepi tidak bertindak tersendiri.
Misalnya sering bila suatu fungisida mengganti yang lain, cendawan yang dulunya hanya petogen minor dapat mulai menyebabkan kerusakan-kerusakan hebat (karena organisme yang antagonik dengannya terbunuh oleh fungisida baru tersebut). Lebih lanjut, patogen bukanlah suatu faktor statik. Varietas-varietas resisten baru dan pestisida-pestisida baru dapat bertindak sebagai alat screening untuk seleksi tipe-tipe resisten. Jadi banyak serangga, contoh lalat, telah menjadi resisten kepada DDT. Serupa halnya, perkembangan varietas tanaman yang resisten karat segera dinihilkan dengan pembentukan ras virulen baru dari cendawan karat tersebut. (harjadi, 1979).
Setiap hama mempunyai musuh alami yang langsung dapat menekan jumlahnya. Untuk mengintroduksi predator atau parasit menghendaki modal besar. Tetapi apabila parasit yang diterapkan efisien dapat bertahan lebih lama dan cara biologi ini tidak mencemarkan lingkungan seperti penerapan insektisida. Penerapan cara biologi harus mengusahakan pendistribusian parasit seefisien mungkin agar tercipta keseimbangan biologi antara parasit dengan serangga. Keseimbangan yang diharapkan adalah parasit dapat mengurangi populasi serangga sampai tidak membahayakan, tetapi bukan memusnahkan serangga hama yang menjadi hama tanaman itu. (Jumin, 1991)
Di persawahan kita sebetulnya telah tersedia ratusan jenis organisme yang dapat kita masukkan dalam kelompok musuh alami hama-hama padi. Dengan mekanisme control yang rumit dan dinamik secara keseluruhan kompleks hama dan musuh alami tersebut saling mengendalikan satu dengan yang lain sehingga tercapailah kestabilan ekosistem. Ekosistem yang stabl dicirikan dengan tetap bergeraknya populasi setiap organism (termasuk hama-hama pedi) di sekitar aras keseimbangannya.
Peran musuh alami hama padi. Musuh alami sebagai factor pengendali secara alami terhadap hama padi sangat diperlukan keberadaannya di dalam ekosistem tanaman padi. Untuk itu harus dijaga kelestariannya dan ditingkatkan peranannya.
Musuh alami hama penggerek batang padi oleh (Kasno 1974) dilaporkan bahwa tingkat parasitas pada telur hama penggerek batang padi Typoryza incertulas, di Klaten rata-rata 66-72%, oleh Tetastichus schoenobii, trichogramma japonicum dan Telenomus beneficiens. Sedangkan di Yogyakarta tingkat parasitasi telur mencapai 72,60% oleh ketiga jenis parasit tersebut di atas secara bersama-sama. Di antara ketiga spesies parasit telur tersebut yang paling penting ialah Tetastichus schoenobii diikuti Trichogramma japonicum dan Telenomus beneficiens.
Pemanfaatan musuh alami dalam pengendalian hama padi. Agar musuh alami yang ada di agro-ekosistem dapat kita manfaatkan untuk mengendalikan hama, perlu kita ciptakan keadaan ekosistem yang memungkinkan mereka untuk dapat melaksanakan fungsinya secara maksimal. Dalam istilah pengendalian hayati dikenal teknik konservasi musuh alami.
Kita berusaha untuk membuat ekosistem yang sedemikian rupa sehingga sangat sesuai bagi kehidupan dan perkembangan musuh alami dan sejauh mungkin menghindari tindakan-tindakan yang dapat mengurangi atau membunuh musuh alami.
Upaya konservasi musuh alami dapat dilakukan dengan melalui berbagai teknik bercocok tanam yang sesuai seperti yang saat ini kita lakukan dalam menerapkan PHT hama-hama padi. Teknik-teknik bercocok tanam seperti pergiliran tanaman, pengolahan tanah yang sesuai, pananaman serentak, penanaman tumpang sari, penggunaan varietas tahan hama, dan lain-lain dapat digunakan untuk meningkatkan efektivitas pengendalian oleh musuh alami. Pada prinsipnya peningkatan diversitas biotic baik yang bersifat spasial dan temporal akan meningkatkan peranan musuh alami. Untuk usaha konservasi tersebut masih diperlukan banyak studi tentang berbagai aspek biologi dan ekologi musuh alami termasuk perilaku dan fenologi musuh alami dalam hubungannya dengan sifat populasi hama-hama padi.
Perlu diperhatikan bagaimana mengurangi sejauh mungkin terbunuhnya musuh alami terutama oleh penyemprotan pestisida. Pestisida hanya digunakan secara selektif baik dilihat dari jenisnya, waktu dan tempat aplikasi, serta teknik aplikasinya.
Pestisida hanya digunakan apabila popuasi musuh alami memeang tidak mampu mengendalikan atau menghentikan peningkatan populasi hama. Dalam kaitan ini diperlukan adanya ketetapan ambang pengendalian atau AE yang mempertimbangakan juga populasi musuh alami.
Ada beberapa penyakit yang dapat disebabkan oleh bakteri, virus dan cendawan dan cara pengelolaan (penanggulangannya) yaitu:
1. Bakteri
Bakteri juga dapat menyebabkan penyakit pada tanaman padi. Bakteri member dampak kerugian yang lebih parah daripada yang disebabkan oleh cendawan.
Penyakit akibat bakteri yang biasa menyerang padi ialah: Penyakit Kresek dan Daun Bergaris.

a. Penyakit Kresek
Sumber: Anonim, 1989 dan http://www.hartanto.wordpress.com
• Penyebab dan penularan
Penyakit Kresek disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris pv. Oryzae. Bakteri ini berbentuk batang, besarnya 0,3-0,45 hingga 0,7-2,4 mikron. Bakteri terberpindah tempat menggunakan flagellanya, maka air merupakan perantara penyebaran yang baik. Penyekit ini sering dijumpai di Jawa, dan juga disebut bacterial leaf blight, bacteri hawar daun.
• Bagian tanaman yang diserang yaitu daun dan titik tumbuh.
• Pengelolaan:
a. Menanam varietas unggul
Salah stu cara pencegahan yang tepat ialah menanam varietas padi yang resisten /tahan terhadap bakteri tersebut. Varietas yang tahan antara lain yaitu: IR 36, IR 46, Cisadane, Cipunegara, Cikapundung, Kruing Aceh, Dodokan.
b. Cara lain
Dilarang memotong atau melukai tanaman, untuk menghindari terjadinya infeksi, sanitasi dan perlakuan benih mengurangi sumber infeksi.
c. Cara kimia
Dilakuakan pengobatan dengan stable 10 WP.

b. Penyakit Bakteri Daun Bergaris (Leaf streak)

• Penyebab dan Penularan
Penyaki ini disebabkan oleh bakteri Xanthomonas translucens, berbentuk batang dan bergerak dengan flagella.
• Bagian tanaman yang diserang: daun dan titik tumbuh.
• Pengelolaan
a. Penanaman varietas unggul
Penanaman varietas unggul yang tahan terhadap penyakit tersebut merupakan tindakan yang tepat. Varietas tersebut antara lain: IR 56, IR 42, PB 38.
b. Cara lain
Diusahakan tidak terjadi luka yang memungkinkan masuknya bakteri pada tanaman.
c. Cara kimia
Dilakukan pengobatan dengan bakterisida seperti Stablex 10 WP.
2. Virus
Virus juga menyerang padi di Indonesia, sehingga menyebabkan terjadinya penyakit. Ada beberapa jenis virus, dua di antaranya, mula-mula timbul di Jepang, yang kemudian yang menyebabkan penyakit “kerdil” dan penyakit “Goresan”. Sedangkan virus lainnya menyebabkan terjadinya penyakit Hoyablanca. Penyakit ini telah lama di ketahui di Kuba, Negara-negara Amerika Selatan dan Florida.
a. Penyakit “Kerdil” atau Dwarf (Grassy stunt)

• Penyeban dan penularan
Penyakit Kerdil disebabkan oleh virus yang ditularkan Nilaparvata lugens. Virus tersebut bertahan di dalam tubuh serangga Nilaparvata lugens. Ini terjadi selama serangga masih hidup, sehingga virus ini dikatakan bersifat persistent. Menurut Holmes, segala macam virus termasuk dalam satu ordo virales.
• Bagian tanaman yang diserang yaitu semua bagian tanaman padi.
• Pengelolaan
Usaha mengendalaikan virus ini masih mengalami kesulitan, apalagi penyebaran virus ini berkaitan erat dengan serangga penularannya (vektor).maka keberhasilan usaha pengendalian virus ini tergantung hasil pengendalian penularannya (wereng). Varietas resisten yang dapat ditanam antara lain: Porong,IR 64, IR 65, Bogowonto, Semeru, IR 36, IR 42, IR 46.

b. Penyakit Tungro (Mentek)

• Penyebab dan penularannya
Penyakit ini di sebabkan oelh virus atau mikoplasma yang ditularkan oleh wereng Nephotettix impicticeps, dan Nephotettix apicalis. Tungro berarti pertumbuhan degenerative, yang pernah menyerang tanaman padi di Filipina dan Bngladesh, kemudian masuk ke Indonesia. Sedangkan di Thailand penyakit ini di kenal dengan Yellow orange leaf. Menurut Holmes, virus ini adalah Fractilinea oryzae Holmes, sedangkan menurut Smith ialah Oryza virus I (Fukushi) Smith. Virus tersebut bersifat non persisten yaitu hanya dapat menimbulkan infeksi dalam jangka pendek saja.
• Bagian tanaman yang diserang yaitu semua bagian tanaman padi.
• Pengelolaan
Berhubung tanaman padi tersebut mendapat serangan yang disebabkan oleh virus dan penularannya maka tindakan yang harus dilakukan adalah:
a. Penanaman varietas unggul resisten terhadap vector (wereng). Ini merupakan tindakan yang tepat, sebab virus adalah penyakit yang paling sukar diketahui cara pengendaliannya.
b. Varietas padi yang dapat di tanam ialah: Kelara, IR 52, IR 36, IR 48, IR 54, IR 46, IR 42.
3. Cendawan
Beberapa penyakit yang disebabkan cendawan yaitu:
a. Penyakit Bercak Coklat Daun
• Penyebab dan penularan
Cendawan Cochliobolus miyabeanus, sering disebut juga cendawan Helminthosporium oryzae van Breda de Haan. Spora cendawan ini menyebar dengan perantara angin dan menempel pada tanaman padi, serta terbawa oleh benih padi.
• Bagian tanaman yang diserang: Daun termasuk pelepah daun, Buah yang sedang tumbuh, malai, Bibit yang sedang berkecambah.
• Pengelolaan
a. Cara fisis: sebelum benih disebar, harus direndam di dalam air hangat yang dibubuhi abu, kemudian rendaman tadi dibiarkan selama satu malam, untuk menekan perkembangbiakan spora cendawan.
b. Meningkatkan kesuburan tanah dengan menambah pupuk N dan memperbaiki pengelolaan air melalui perbaikan drainase sawah.
c. Penanaman varietas unggul: penanaman varietas yang tahan (resisten) seperti kapuqs misalnya, akan membantu usaha pengendalian penyakit ini.
d. Cara kimia: pengendalian penyakit dengan cara kimiawi, dapat dilakukan dengan cara menaburkan campuran serbuk air raksa dan bubuk kapur dengan perbandingan 1:71/2. Pengendalian dengan cara kimiawi ini dilakukan pada pagi hari, saat masih ada embun. Disamping itu dapat digunakan fungisida seperti Rabcide 50 WP dan lain sebagainya.

b. Penyakit Blast

Blast menyerang hamper seluruh bagian tanaman padi, oleh karena itu perlu mendapat perhatian yang lebih serius.
• Penyebab: oleh cendawan Pyricularia oryzae CAF atau disebut juga cendawan Pyricularia grisea CKE. Cendawan ini mempertahankan diri dengan konidia pada biji dan jerami.
• Bagian tanaman yang diserang: Daun, Buku-buku pada batang, Ujung tangkai malai.

Sumber: http://saungsumberjambe.blogspot.com/2011/06/penyakit-blast-pyricularia-grisea.html
• Pengelolaan
a. Secara fisis: tindakan preventif yang perlu dilakukan ialah batang dan jerami sisa tanaman sebelumnya harus dibakar. Apabila tampak ada gejala penyakit tersebut, baik yang terjadi pesemaian maupun di sawah, maka sawah perlu digenangi air secukupnya. Penanaman varietas unggul yang resisten seperti: Sentani, Cimandiri, Dodokan, IR 48, IR 36, dan Si Ampat.pengelolaan pupuk N yang tepat yaitu pemberian pupuk tidak bersamaan dengan waktu tanam, pada saat pertengahan fase vegetative dan fase mulai pembentukan bulir.
b. Secara kimiawi
Pestisida yang dipakai: Fujuwan 400 EC, Fongorene 50 WP, Kasumin 20 AS, Rabcide 50 WP.
c. Penyakit garis coklat daun
• Penyebab dan penularan
Cendawan Cecospora oryzae adalah pengebab penyakit ini. Pertumbuhan sporanya dapat menimbulkan penyakit baru dengan perantara angin, sehingga dalam waktu singkat telah tersebar di daerah prtanaman padi.
• Bagian tanaman yang diserang: daun, termasuk pelepah daun.
• Pengelolaan
a. Cara bercocok tanam
Waktu penanaman harus memperhatikan musim, terutama mengenai kelembaban udara, sebab perkembangbiakan dan intensitas infeksi cendawan ini dipengaruhi oleh kelembaban udara yang tinggi, sedang varietas tahan penyakit Citarum, Serayu.
b. Cara kimiawi
Sebelum ditabur benih dicelup ke dalam zat kimia terlebih dahulu, misalnya mercuri. Bahan kimia ini dapat menahan serangan Cendawan. Disamping itu dapat dilakukan penyemprotan dengan fungisida seperti Benlate, Benlate T20/20 WP, Delsene MX 200.

d. Penyakit busuk pelepah daun

Sumber: http://saungurip.blogspot.com/2011_03_01_archive.html
• Penyebab dan penularan
Cendawan Rhizoctonia sp. adalah penyebab penyakit ini. Rhizoctonia sp. termasuk cendawan yang benang-benang Myceliumnya berukuran lebar 6-10 m. Mycelia cendawan ini dapat bertahan pada rumput dan jerami dengan membentuk sclerotia.
Jarak tanam rapat dan kondisi yang terlalau subur akan mempermudah terjadinya infeksi. Hal ini terjadi terutama pada varietas padi yang peka dan dalam keadaan udara lembab.
• Bagian tanaman yang terserang: Daun dan pelepah daun.
• Pengelolaan
a. Cara bercocok tanam
Tindakan pencegahan dapat dilakukan dengan cara menanam jenis padi yang tahan terhadap penyakit ini, Cimandiri.
b. Cara kimiawi
Usaha pengendalian cawan ini dapat dilakukan dengan menyemprotkan fungisida pada fase pembentukan anakan maksimum dan fase bunting sedang fungisida yang digunakan Moncaren 25 WP, Validacin 3 AS.
e. Penyakit Fusarium

• Penyebab dan penularan
Cendawan Fusarium sp. antara lain Fusarium moniforme Shell. Cendawan ini mempertahankan dengan membentuk konidia. Penyakit ini dapat ditularkan dengan perantara sisa tanaman terdahulu, angin , air dan sebagainya.
• Bagian tanaman yang diserang: Malai dan biji muda.
• Pengelolaan
a. Cara bercocok tanam
Memperbaiki keadaan tanaman antara lain dengan mengatur jarak tanam, agar tidak terlalu rapat, sehingga mengurangi penyebab konidia.
b. Cara kimia
Pencegahan dengan zat kimia dapat dilakukan dengan perlakuan benih, yaitu mencelup benih pada desinfektan mercuri.

f. Penyakit Noda (Penyakit api palsu/false smut)

• Penyebab dan penularan
Cendawan Ustilaginoidea virens (CKE) TAK adalah penyebabnya. Cendawan tersebut mempertahankan diri dengan cara membentuk sclerotia.
• Bagian tanaman yang terserang: Malai dan buah padi (gabah)
• Pengelolaan
a. Cara fisis mekanis
Mengambil malai yang terserang jamur, kemudian dibakar.
b. Cara kimiawi
Menyemprot tanaman yang terkena serangan dengan fungisida.

Kajian religi
Sesungguhnya di balik penciptaan alam semesta, manusia, dan kehidupan, terdapat Pencipta (Al-Khaliq) yang telah menciptakan ketiganya, serta yang telah menciptakan segala sesuatu lainnya. Dialah Allah SWT, bahwasanya Pencipta telah menciptakan segala sesuatu dari tidak ada menjadi ada. Sama halnya, bahwa semua jenis bakteri yang berasal dari mikrobiologi pertanian itu semua adalah ciptaan Allah Maha Kuasa. Dan juga dari penggalan bukti ayat-ayat Al-quran tersebut telah jelas bahwa kita sebagai orang yang beriman, yang yakin akan adanya sang Khaliq harus percaya bahwa seluruh makhluk baik di langit dan di bumi, baik berukuran besar maupun kecil, bahkan sampai mikroorganisme (jasad renik) yang tidak dapat terlihat dengan mata telanjang adalah makhluk ciptaan Allah SWT, sehingga dengan mengetahui dengan adanya mikrobiologi lingkungan, pertanian maupun peternakan. Secara tidak langsung pengetahuan tentang aqidah kitapun semakin bertambah. Sesungguhnya manusia hanyalah sedikit pengetahuannya, jika dibandingkan dengan ilmu Allah SWT yang maha luas dan tak terbatas.. Sesuai dengan Firman Allah SWT dalam (QS. Al- Baqaroh 164)

Artinya: Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan “ (QS. Al Baqarah: 164). ”
Sesungguhnya Allah telah menciptakan seluruh yang ada di bumi ini berguna bagi manusia, dan sekarang tinggal bagimana manusia memanfaatkan apa yang telah diciptakan oleh Allah tersebut. Apakah mereka memanfaatkannya dengan baik atau tidak, karena seluruh apa yang telah diciptakan tidak ada yang sia-sia, baik itu mikroorganisme maupun makhluk hidup lainnya. Adapun mikroorganisme yang menyebabkan kerugian bagi makhluk hidup seperti bakteri, virus, jamur, dll. Akan tepati semua penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme tersebut pasti Allah telah menciptakan obatnya melalui tangan manusia (orang-orang yang berfikir)

Daftar Pustaka
AAK. 1992. Budidaya Tanaman Padi. Penerbit Kanisius: Yogyakarta
Harjadi, Sri Setyati. 1979. Pengantar Agronomi. Penerbit PT Gramedia: Jakarta
Jumin, Hasan Basri. Ir. 1991. Dasar-Dasar Agronomi. Rajawali: Jakarta
Sudarmo, Subiyakto. 1993. Pengendalian Serangga Hama Penyakit dan Gulma Padi. Penerbit Kanisius: Yogyakarta
Untung, Kasumbogo. 1993. Konsep Pengendalian Hama Terpadu. Penerbit Andi Offset: Yogyakarta
Anonymous. 2011. Aplikasi Rhizobium sp. dalam Peningkatan Produktivitas Pertanian. http://aguskrisnoblog.wordpress.com diakses pada tanggal 29 November 2011
Anonymous. 2011. Biologi Pengendalian Hama. http://en.wikipedia.org/wiki/Biological_pest_control&usg diakses pada tanggal 30 november 2011

“MEMANFAATKAN Streptococcus griceus UNTUK PENGHASIL ANTIBIOTIK SKALA INDUSTRI”

PENDAHULUAN

Sintesa senyawa kemoterapi dan bioaktif menggunakan mikroorganisme merupakan cabang bioteknologi mikroba dan bisnis fermentasi yang sangat penting. Ini terlihat dengan banyaknya berbagai aktivitas penelitian dan pengembangan industri fermentasi dengan bantuan mikroba untuk memproduksi antibiotik, antitumor, vitamin, vaksin, asam amino dan senyawa bioaktif lainnya. Antibiotik merupakan salah satu senyawa penting dibuat oleh sintesis mikroba dengan cara fermentasi. Saat ini kira-kira telah dipasarkan 150 senyawa antibiotik yang diproduksi dengan proses fermentasi dan penggunaannya tersebar luas di berbagai bidang seperti medis, veteriner, industri makanan dan pertanian. Antibiotik digunakan karena aktivitas yang dimilikinya antara lain sebagai antibakteri, antifungi, antikoksidial, antiprotozoa, anthelmintik, pestisida, antivirus, antitumor, atau insektisida. Antibiotik secara langsung atau tidak langsung meningkatkan taraf hidup manusia dan menambah harapan hidup rata-rata manusia. Indonesia sebagai negara berkembang dimana penyakit infeksi masih relatif tinggi, kebutuhan antibiotik tidak dapat dihindarkan.
Antibiotik yang digunakan untuk membasmi mikroba, khususnya penyebab infeksi pada manusia, harus memiliki sifat toksisitas selektif yang setinggi mungkin. Artinya, antibiotik tersebut haruslah bersifat sangat toksik untuk mikroba, tetapi relatif tidak toksik untuk inang/hospes (Gan dan Setiabudy, 1987). Usaha untuk mencari antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Produk alami yang disentesis oleh mikroorganisme menjadi sangat penting. Bahan antibiotik yang sudah diketahui, lebih dari 8.000 , dan beberapa ratus antibiotika ditemukan dalam beberapa tahun. Dan sejumlah peneliti mempercayai bahwa berbagai antibiotika baru dapat ditemukan lagi jika penelitian dilakukan terhadap kelompok mikroorganisme selain Streptomyces, Penicillium, dan Bacillus.
Sejauh ini kebutuhan antibiotik masih diimpor dan belum ada yang memulai bisnis fermentasi untuk memproduksi antibiotik. Padahal negara kita dengan kekayaan alamnya sangat berpotensi untuk mengembangkan fermentasi antibiotik. Dalam industri fermentasi, isolasi produk yang dikehendaki kadang-kadang menimbulkan masalah dan sering memerlukan banyak alat, tenaga dan waktu.

Streptococcus griceus

Streptococcus griceus adalah bakteri gram positif yang menghasilkan spora yang dapat ditemukan di tanah. Bakteri ini nonmotil dan berfilamen. Selain ditemukan pada tanah, bakteri ini juga dapat ditemukan pada tumbuhan yang membusuk. Streptococcus griceus dikenal juga karena memproduksi senyawa volatil yaitu Geosmin yang memiliki bau khas pada tanah. Streptococcus griceus termasuk ke dalam golongan Actinomyces yaitu bakteri yang memiliki struktur hifa bercabang menyerupai fungi dan dapat menghasilkan spora.
Karateristik Streptococcus griceus yang lain adalah koloni mereka yang keras, berbulu dan tidak/jarang berpigmen. Streptococcus griceus adalah organisme kemoheteroorganotrof yaitu organisme yang mampu menggunakan materi organik yang kompleks sebagai sumber karbon dan energi. Materi yang mereka dapatkan berasal dari degradasi molekul ini di dalam tanah. Karena sifat ini bakteri ini penting untuk menjaga tekstur dan kesuburan tanah. Bakteri ini memiliki suhu optimal untuk pertumbuhan pada 25oC dan pH 8-9.

Manfaat Streptococcus griceus
Diketahui pula bahwa Streptococcus griceus adalah sumber utama senyawa antibiotik saat ini. Streptococcus griceus memproduksi lebih dari dua pertiga antibiotik alami yang berguna secara klinis. Streptomycin adalah salah satu contoh antibiotik terkenal yang berasal dari Streptococcus griceus. Antibiotik primer tersebut dapat diaplikasikan pada manusia (sebagai obat antikanker, immunoregulator) atau digunakan sebagai herbisida, agen anti-parasit, dan penghasil beberapa enzim penting untuk industri makanan dan industri lainnya. Streptococcus griceus dikenal karena kemampuannya untuk mensintesis senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain, antara lain Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, dan Shigella dysenteriae.
Antibiotik yang dihasilkan oleh Streptococcus griceus sangat banyak, antara lain neomisin dan kloramfenikol. Selain itu antibiotik streptomisin juga dinamakan berdasarkan bakteri penghasilnya, yaitu Streptococcus griceus. Antibiotik yang dihasilkan oleh Streptococcus griceus ini antara lain nystatin dari S. noursei, amphotericin B dari S. nodosus, natamycin dari S. natalensis, erythromycin dari S. erythreus, neomycin dari S. fradiae, streptomycin dari S. griseus, tetrasiklin dari S. rimosus, vancomycin dari S. orientalis, rifamycin dari S. mediterranei, chloramphenicol dari S. venezuelae, puromycin dari S. alboniger dan lincomycin dari S. lincolnensis.

Antibiotik
Antibiotik adalah zat yang dihasilkan organisme hidup yang dalam konsentrasi rendah dapat menghambat atau membunuh organisme lainnya. Antibiotik berasal dari kata “anti” dan “bios” (hidup, kehidupan). Jadi, antibiotik merupakan zat yang biasa membunuh atau melemahkan suatu mahkluk hidup, yaitu mikroorganisme (jasad renik) seperti bakteri, parasit, atau jamur.

Untuk penyakit yang di sebabkan bakteri, antibiotik cukup dapat di andalkan. Contoh penyakit akibat infeksi bakteri adalah sebagian infeksi telinga, infeksi sinus berat, radang tenggorokan akibat infesi kuman streptokokus, infeksi saliran kemih, tifus, tuber kulosis, dan diare akibat amoeba hystolytica . Namun , antibiotic tidak dapat membunuh virus. Oleh karna itu, Antibiotik tidak dapat menyembuhkan penyakit yang di sebabkan virus.

Berdasarkan cara kerja antibiotik yang secara efektif meracuni sel bakteri,antibiotik dikelompokkan sebagai berikut:
1. Mengganggu sintesis danding sel (seperti penisilin , sofalosforin, imifenem, van komisin, basitrasin).
2. Mengganggu sintesis protein bakteri (separti klindamisin, linkomisin, kloramfenikol , makrolida, tetrasklin, gentamisin ).
3. Menghambat sintesis folat (separti sulfonamide dan trimerofrim ).
4. Mengganggu sintesis DNA , (separti metronidasol, kinolon, novobiosin).
5. Mengganggu sintesis RNA (rifampisin).
6. Mengganggu fungsi membran sel (seperti polimiskin B gramisidin).

Resistensi Antibiotik
Salah satu perhatian terdepan dalam pengobatan modern adalah terjadinya resistensi antibiotik. Bakteri dapat mengembangkan resistensi terhadap antibiotik, misalnya bakteri yang awalnya sensitif terhadap antibiotik, kemudian menjadi resisten.
Resistensi ini menghasilkan perubahan bentuk pada gen bakteri yang disebabkan oleh dua proses genetik dalam bakteri:
1. Mutasi dan seleksi (atau evolusi vertikal)
Evolusi vertikal didorong oleh prinsip seleksi alam. Mutasi spontan pada kromosom bakteri memberikan resistensi terhadap satu populasi bakteri. Pada lingkungan tertentu antibiotika yang tidak termutasi (non-mutan) mati, sedangkan antibiotika yang termutasi (mutan) menjadi resisten yang kemudian tumbuh dan berkembang biak.
2. Perubahan gen antar strain dan spesies (atau evolusi horisontal)
Evolusi horisontal yaitu pengambil-alihan gen resistensi dari organisme lain. Contohnya, streptomises mempunyai gen resistensi terhadap streptomisin (antibiotik yang dihasilkannya sendiri), tetapi kemudian gen ini lepas dan masuk ke dalam E. coli atau Shigella sp.

Manfaat Antibiotik yang Diproduksi oleh Mikroorganisme
Antibiotik yang digunakan untuk membasmi mikroba, khususnya penyebab infeksi pada manusia, harus memiliki sifat toksisitas selektif yang setinggi mungkin. Artinya, antibiotik tersebut haruslah bersifat sangat toksik untuk mikroba, tetapi relatif tidak toksik untuk inang/hospes (Gan dan Setiabudy, 1987). Usaha untuk mencari antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Produk alami yang disentesis oleh mikroorganisme menjadi sangat penting. Praduk antikoagulan, antidepresan, vasodilator, insektisida, hormon tanaman, enzim, dan inhibitor enzim telah diisolasi dari mikroorganisme.

Produk Antibiotik Mikroorganisme
Antibiotika adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh bakteri. Penggunaan antibiotika khususnya berkaitan dengan pengobatan penyakit infeksi, meskipun dalam bioteknologi dan rekayasa genetika juga digunakan sebagai alat seleksi terhadap mutan atau transforman. Antibiotika bekerja seperti pestisida dengan menekan atau memutus satu mata rantai metabolisme, hanya saja targetnya adalah bakteri. Antibiotika berbeda dengan desinfektan karena cara kerjanya. Desifektan membunuh kuman dengan menciptakan lingkungan yang tidak wajar bagi kuman untuk hidup. Ditemukan Penisilin dihasilkan oleh jamur Penicillium notatum. Penisilin merupakan antibiotik pertama yang ditemukan oleh Alexander Fleming tahun 1928, dan kemudian dikembangkan oleh Harold Florey pada tahun 1938. Penisilin telah diproduksi dan dipasarkan pada tahun 1944.
Antibiotik Streptomisin dihasilkan oleh jamur Streptococcus griceus yang dapat membunuh bakteri patogen yang tahan terhadap penisilin atau sepalosporin. Streptomisin telah digunakan untuk mengobati penyakit tuberkulosis. Produksi antibiotik melalui pemanfaatan mikroorganisme dilakukan melalui fermentasi. Adapun sistem fermentasi yang telah berkembang.
Sistem fermentasi:
1. Sistem Continue
Pada sistem kontinyu, media selalu ditambahkan dari luar dan hasilnya dipanen secara berkala. Sistem ini cocok digunakan pada produksi besar (dalam skala industri) agar lebih efisien. Sistem ini tidak cocok digunakan untuk produksi kecil (skala laboratorium).
Seperti pada produksi etanol dengan teknik immobilisasi sel Fermentasi kontinyu dijalankan dengan menggunakan reaktor sistem packed-bed dengandiameter bead K-Karaginan 2 m. Sebelum digunakan, bioreaktor disterilisasi menggunakan etil alkohol dan kemudian diisi dengan beadK-karaginan. Molases substrat diumpankan dari bagian bawah fermentor secara kontinyu denganpompa peristaltik (Masterflex – Cole Palmer) melalui tubing silikon. Larutan Effluent overflow darititik keluaran di bagian atas fermentor. Untuk mencegah agar bead tidak terikut keluar, bead di tahandengan penahan berbentuk penyaring. Dillution rate sebesar 1,2 jam-1 selama proses fermentasi dansampel diambil untuk dianalisa setelah steady-state tercapai.

2. Sistem Batch
Pada sistem ini tidak ada penambahan media dan pemanenan hasil pada akhir periode fermentasi, sehingga hanya dapat bertahan selama beberapa jam atau hari. Sistem ini cocok untuk produksi skala kecil (skala laboratorium). Perbedaan penggunaan kedua metode tersebut akan menyebabkan perbedaan recovery, kemurnian, kualitas, dan sterilisasi pengemasan produk akhir.
Menurut Rachman 1989 sistem fed-batch adalah suatu sistem yang rnenambahkan media barn secara teratur pada kultur tertutup, tanpa mengetuarkan cairan kultur yang ada di dalam fermentor sehingga volume kultur makin lama makin bertambah. Keuntungan sistem fed-batch ini ialah konsentrasi sisa substrat terbatas dan dapat dipertahankan pada tingkat yang sangat rendah sehingga dapat mencegah fenomena represi katabolit atau inhibisi substrat. Stanbury dan Whitaker 1984 juga menyebutkan istilah kultur fed-batch untuk menggambarkan kultur batch yang pemasokan substratnya dilakukan secara kontinu atau bertahap tanpa pengeluaran cairan kultur. Volume kultur bertambah sesuai dengan perubahan waktu. Proses ini juga dapat menghindarkan efek toksik dan komponen media. Proses fed-bate ini telah diterapkan secara luas dalam berbagai industri fermentasi dan relatif lebih mudah digunakan untuk perbaikan proses batch dibandingkan dengan proses kontinu. Apabila pada fermentasi kontinu dihasilkan keluaran secara terus-menerus maka pada fed-batch diperoleh keluaran tunggal pada akhir inkubasi sehingga dapat ditangani dengan cara yang sama seperti pada proses batch Sinclair & Kristiansen 1987. Dengan melihat berbagai keuntungan penggunaan dekstranase maka pengembangan teknik fermentasi enzim Penulis untuk korespondensi mutlak diperlukan. Dengan teknik fermentasi yang baik dan tepat akan membantu produksi mikroba secara optimum.

Antibiotik tidak secara langsung dikode oleh gen, tetapi dibuat di dalam sel dengan reaksi katalis enzim. Enzim disusun berdasarkan instruksi gen spesifik. Dengan teknologi fusi sel akan terjadi kombinasi gen dan sintesis enzim-enzim baru, sehingga mikroba dapat menghasilkan antibiotik baru. Saat ini telah banyak dihasilkan bermacam-macam antibiotik untuk kemoterapi kanker, anti bakteri, anti amuba, pengawet makanan, dan anti fungi.
Pada proses produksi penisilin, media bernutrisi yang mengandung gula asam fenilasetat ditambahkan ke secara kontinu. Asam fenilasetat ini digunakan untuk membuat rantai samping benzil pada penisilin G. Penisilin G diekstraksi dari filtrat dan dikristalisasi. Untuk membuat penisilin semisintetik, penisilin G dicampur dengan bakteri yang mensekresi enzim asilase. Enzim ini akan melepas gugus benzil dari penisilin G dan mengubahnya menjadi 6-aminopebicillanic acid (6-APA). Aminopenicilanic acid adalah molekul yang digunakan untuk membuat penisilin jenis lain. Bebagai gugus kimia ditambahkan pada aminopenicillanic.
Hal yang serupa juga terjadi pada sefalosporin C yang diperoduksi oleh cephalosporium acremonium. Molekul sepalosporin C dapat ditranspormasi dengan melepas rantai samping α-aminodipic acid dan menambahkan gugus baru yang memiliki kisaran antibakteri yang lebih luas.

Strain streptomyces griseus dan Actinomycetes lainnya menghasilkan streptomisin dan bebagai antibiotik lainnya. Spora S. Griseus diinokulasi kedalam media untuk mendapatkan kultur pertumbuhan dengan biomassa miselia yang tinggi sebelum dimasukkan kedalam tangki inokulum. Media dasar untuk praduksi streptomisin mengandung pati kedelai sebagai sumber nitrogen, glukosa sebagai sumber karbon, dan NaCl. Temperatur optimum untuk proses fermentasi ini berkisar pada 28°C, dengan kecepatan pengadukan dan aerasi yang tinggi diperlukan untuk mendapatkan produksi streptomisin yang maksimal. Proses fermentasi berlangsung sekitar 10 hari dengan jumlah streptomisinyang dipanen berkisar 1g/L.
Penggunaan antibiotika secara komersial, pertamakali dihasilkan oleh fungi berfilamen dan oleh bakteri kelompok actinomycetes. Daftar sebagian besar antibiotika yang dihasilkan melalui fermentasi industri berskala-besar. Seringkali, sejumlah senyawa kimia berhubungan dengan keberadaan antibiotika, sehingga dikenal famili antibiotik. Antibiotika dapat dikelompokkan berdasarkan struktur kimianya. Sebagian besar sebagian diketahui efektif menyerang penyakit fungi. Secara ekonomi dihasilkan lebih dari 100.000 ton antibiotika per tahun, dengan nilai penjualan hampir mendekati $ 5 milyar. Beberapa antibiotika yang dihasilkan secara komersial.

Produksi Antibiotik
Proses pertumbuhan mikroorganisme dan tahap-tahapnya yang meliputi tahap: lag, log, dan fase stationer, sudah diketahui sebelumnya. Berbagai metabolit yang dibentuk pada fase-fase pertumbuhan tersebut perlu diketahui, untuk memperoleh metabolit yang diharapkan dalam proses industri. Terdapat dua bentuk dasar metabolit mikroorganisme yang disebut metabolit primer dan sekunder. Metabolit primer merupakan salah satu yang dibentuk selama fase pertumbuhan primer mikroorganisme, sedangkan metabolit sekunder merupakan salah satu yang dibentuk menjelang akhir fase pertumbuhan primer mikroorganisme, seringkali menjelang atau fase stationer pertumbuhan.

1. Metabolit Primer

Salah satu proses dimana produknya dihasilkan selama fase pertumbuhan primer mikroorganisme dalah fermentasi alkohol (etanol). Etanol merupakan suatu produk metabolisme anaerobik dari ragi dan bakteri tertentu, dan dibentuk sebagai bagian dari metabolisme energi. Karena pertumbuhan hanya terjadi jika terjadi produksi energi, pembentukan etanol terjadi secara paralel dengan pertumbuhan. Tipe fermentasi alkohol, memperlihatkan pembentukan sel mikroorganisme, etanol, dan penggunaan gula.

2. Metabolit Sekunder
Suatu yang sangat menarik, sekalipun sangat kompleks, tipe proses industry mikroorganisme, salah satu produknya yang diharapkan tidak dihasilkan selama fase pertumbuhan primer, tetapi menjelang atau tepat pada fase stasioner Metabolit yang dihasilkan pada fase tersebut sering dinamakan metabolit sekunder, dan merupakan sejumlah metabolit yang penting dan menarik dalam industri. Kinetika tipe proses metabolit sekunder tersebut, pada proses pembentukan penisilin, dapat dilihat pada gambar b. Metabolisme primer umumnya sama pada semua sel, sedangkan metabolism sekunder memperlihatkan perbedaan antara satu organisme dengan yang lainnya. Karakteristik metabolit sekunder yang dikenal, adalah :

1. Setiap metabolit sekunder dihasilkan hanya oleh sebagian kecil organisme/relative sedikit.
2. Metabolit sekunder kelihatannya tidak penting untuk pertumbuhan dan reproduksi sel.
3. Pembentukan metabolit sekunder sangat ekstrim bergantung pada kondisi pertumbuhan, khususnya komposisi medium. Sering terjadi tekanan pembentukan metabolit sekunder.
4. Metabolit sekunder sering dihasilkan sebagai kelompok struktur yang berhubungan erat. Sebagai contoh, strain tunggal spesies Streptomyces ditemukan dapat menghasilkan 32 antibiotika antrasiklin yang berbeda tetapi berhubungan.
5. Sering terjadi produksi metabolit sekunder secara berlebihan, sedangkan metabolit primer terikat pada metabolisme primernya, biasanya tidak mengalami kelebihan produksi seperti hal tersebut.

3. Trofofase dan Idiofase

Dalam metabolisme sekunder terdapat dua fase yang berbeda, yang disebut trofofase dan idiofase. Trofofase merupakan fase pertumbuhan, sedangkan idiofase merupakan fase pembentukan metabolit. Meskipun merupakan suatu kekeliruan untuk menganggap hal tersebut menjadi dua fase, tapi istilah tersebut merupakan penyederhanaan yang sesuai, karena menolong kita dalam kajian fermentasi industri.. Jadi, jika kita berurusan dengan metabolit sekunder, harus menjamin kondisi yang tersedia selama trofofase untuk pertumbuhan yang baik, selanjutnya kita harus yakin bahwa kondisi tersebut pantas untuk diubah pada waktu yang hampir bersamaan supaya menjamin pembentukan produk yang baik. Antibiotika adalah metabolit sekunder yang terkenal dan diteliti secara luas. Pada metabolisme sekunder, terdapat pertanyaan mengapa produk tidak dihasilkan dari substrat pertumbuhan primer, tapi dari produk yang dengan sendirinya dibentuk dari substrat pertumbuhan primer. Jadi metabolit sekunder umumnya dihasilkan dari beberapa produk perantara yang berkumpul dalam medium atau dalam sel, selama metabolisme primer. Satu karakteristik metabolit sekunder adalah enzim yang terlibat pada produksi metabolit sekunder diatur secara terpisah dari enzim metabolisme primer. Dalam banyak kasus, sudah diidentifikasi inducer spesifik metabolit sekunder. Sebagai contoh, inducer spesifik untuk produksi streptomisin, yaitu suatu senyawa yang disebut A-factor.

4. Hubungan Metabolisme Primer Dengan Metabolisme Sekunder

Sebagian besar metabolit sekunder merupakan molekul organik kompleks yang dibutuhkan untuk sintesis sejumlah besar reaksi enzimatik spesifik. Sebagai contoh, saat ini diketahui paling sedikit 72 tahap enzimatik yang dilibatkan dalam sintesis antibiotika tetrasiklin dan lebih dari 25 tahap enzimatik pada sintesis eritromisin, tidak satupun raksi tersebut terjadi selama metabolisme primer, karena bahan pemula untuk metabolisme datang dari jalur biosintetik utama. .

Pencarian Antibiotika
Bahan antibiotik yang sudah diketahui, lebih dari 8.000 , dan beberapa ratus antibiotika ditemukan dalam beberapa tahun. Dan sejumlah peneliti mempercayai bahwa berbagai antibiotika baru dapat ditemukan lagi jika penelitian dilakukan terhadap kelompok mikroorganisme selain Streptomyces, Penicillium, dan Bacillus. Sekali diketahui urutan struktur gen mikroorganisme penghasil-antibiotika, dengan teknik rekayasa genetika memungkinkan pembuatan antibiotika baru. Cara utama dalam menemukan antibiotika baru yaitu melalui ‘screening’. Dengan pendekatan tersebut, sejumlah isolat yang kemungkinan mikroorganisme penghasil-antibiotika yang diperoleh dari alam dalam kultur murni, selanjutnya isolat tersebut diuji untuk produksi antibiotika dengan bahan yang “diffusible” , yang menghambat pertumbuhan bakteri uji.
Bakteri yang digunakan untuk pengujian, dipilih dari berbagai tipe, dan mewakili atau berhubungan dengan bakteri patogen. Prosedur pengujian mikroorganisme untuk produksi antibiotika adalah metode goressilang, pertamakali digunakan oleh Fleming. Dengan program pemisahan arus, ahli mikrobiologi dapat dengan cepat mengidentifikasi, apakah antibiotika yang dihasilkan termasuk baru atau tidak. Sekali ditemukan organisme penghasil antibiotika baru, antibiotika dihasilkan dalam sejumlah besar, dimurnikan, dan diuji toksisitas dan aktivitas terapeutiknya kepada hewan yang terinfeksi. Sebagian besar antibiotika baru gagal menyembuhkan hewan uji, dan sejumlah kecil dapat berhasil dengan baik. Akhirnya, sejumlah antibiotika baru ini sering digunakan dalam pengobatan dan dihasilkan secara komersial.
Tabel Klasifikasi antibiotika sesuai dengan struktur kimianya dan
contoh antibiotika (sumber:Brock & Madigan,1991)

Tahap-tahap Menuju Produksi Komersial
Suatu antibiotika yang dihasilkan secara komersial, pada awalnya harus berhasil diproduksi pada fermentor industri berskala-besar. Salah satu gugus-tugas 392 penting adalah pengembangan efisiensi metode pemurnian. Metode elaborasi (yang terperinci) sangat penting dalam ekstraksi dan pemunian antibiotika, karena jumlah antibiotika yang terdapat dalam cairan fermentasi hanya sedikit.

Jika antibiotika larut dalam pelarut organik yang tidak dapat bercampur dengan air, maka pemurniannya relatif lebih mudah, karena memungkinkan untuk mengekstraksi antibiotika ke dalam suatu pelarut bervolume kecil, sehingga lebih mudah mengumpulkan antibiotika tersebut. Jika antibiotika tidak larut dalam 393 pelarut, selanjutnya harus dipindahkan dari cairan fermentasi melalui adsorpsi, pertukaran ion, atau presipitasi secara kimia.
Pada semua kasus, tujuannya untuk memperoleh produk kristalin yang sangat murni, meskipun sejumlah antibiotika tidak mudah terkristalisasi dan sulit dimurnikan. Masalah yang berhubungan adalah, kultur sering menghasilkan produk akhir lain, termasuk antibiotika lain, dalam hal ini penting mengakhiri proses dengan suatu produk yang hanya terdiri dari antibiotik tunggal. Pemurnian secara kimia mungkin dibutuhkan untuk mengembangkan metode dalam rangka menghilangkan produk sampingan yang tidak diharapkan, tetapi dalam beberapa kasus hal tersebut penting untuk ahli mikrobiologi untuk menemukan strain yang tidak menghasilkan senyawa kimia dan tidak diharapkan.

Proses Menggunakan mikroba
Fermentasi klasik telah diganti dengan cara baru untuk produksi dan konversi menggunakan mikroba. Senyawa karotenoid dan steroid diperoleh dari fungi. Sejak ditemukan bahwa Corynebacterium glutamicum memproduksi glutamat dengan rendemen tinggi dari gula dan garam amonium, maka telah diisolasi berbagai mutan dan dikembangkan proses baru yang memungkinkan pembuatan banyak jenis asam amino, nukleotida, dan senyawabiokimia lain dalam jumlah besar. Mikroorganisme juga diikutsertakan oleh para ahli kimia pada katalisis sebagian proses dalam rangkaian sintesis yang panjang; biokonversi oleh mikroba lebih spesifik dengan rendemen lebih tinggi, mengungguli koversi secara kimia; amilase untuk hidrolisis pati, proteinase pada pengolahan kulit, pektinase untuk penjernihan sari buah dan enzim-enzim lain yang digunakan di industri diperoleh dari biakan mikroorganisme.
Produksi antibiotik dilakukan dalam skala besar pada tangki fernentasi dengan ukuran besar. Sebagai contoh Penicillium chrysogenum ditumbuhkan dalam 100.000 liter fermentor selama kurang lebih 200 jam. Mula-mula suspensi spora P. chrysogenum ditumbuhkan dalam larutan media bernutrisi. Kultur diinkubasi selama 24 jam pada temperatur 24 °C dan selanjutnya ditransfer ke tangki inokulum. Tangki inokulum digojlok teratur untuk mendapatkan aerasi yang baik selama satu hingga dua hari.

Kajian Islami
Keberadaan mikroorganisme merupakan bukti empiris (faktual) kebesaran Allah SWT sebagai Maha Pencipta. Berdasarkan Al-qur’an tentang bukti-bukti kebesaran Allah SWT dalam kehidupan alam semesta seperti tersirat dalam surat AN NAHL ayat 13 dan surat THAAHAA ayat 6.

Surat THAAHAA ayat 6.
“Wamaadzaroalakum fil ardhi muhtalifan alwaa nuhu inna fii dzaalika la aayatal liqoumiyyadzakruuna”

Yang artinya:
dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran.

Dari surat THAAHAA ayat 6 kita ketahui bahwa Allah SWT telah menciptakan bermacam-macam segala sesuatu yang ada pada langit dan bumi. Dan dapat mengambil pelajaran, misalnya memanfaatkan bakteri untuk menghasilkan antibiotik.

Surat AN NAHL ayat 13
“Lahumaafiisamaawaati wamaa fil ardhi wamaa baynahumaa wamaa tahtassaroo”.

Yang artinya:
Kepunyaan-Nya-lah semua yang ada di langit, semua yang ada di bumi, semua yang di antara keduanya dan semua yang di bawah tanah.

Dari surat AN NAHL ayat 13 kita ketahui bahwa semua yang ada di langit, di bumi, di antara keduanya dan semua yang di bawah tanah adalah ciptaan dan kepunyaan Allah SWT, sebagai contoh yaitu mikroorganisme yang termasuk ciptaan Allah SWT.

KESIMPULAN
Antibiotik merupakan salah satu senyawa penting dibuat oleh sintesis mikroba dengan cara fermentasi. Antibiotik digunakan karena aktivitas yang dimilikinya antara lain sebagai antibakteri, antifungi, antikoksidial, antiprotozoa, anthelmintik, pestisida, antivirus, antitumor, atau insektisida. Antibiotik secara langsung atau tidak langsung meningkatkan taraf hidup manusia dan menambah harapan hidup rata-rata manusia. Indonesia sebagai negara berkembang dimana penyakit infeksi masih relatif tinggi, kebutuhan antibiotik tidak dapat dihindarkan. Streptococcus griceus adalah sumber utama senyawa antibiotik saat ini. Streptococcus griceus memproduksi lebih dari dua pertiga antibiotik alami yang berguna secara klinis. Streptomycin adalah salah satu contoh antibiotik terkenal yang berasal dari Streptococcus griceus. Antibiotik yang dihasilkan oleh Streptococcus griceus sangat banyak, antara lain neomisin dan kloramfenikol.

DAFTAR PUSTAKA

Dian. 2010. Pengertian Antibiotik. http://kesehatan.dianrakyat.co.id. Diakses tanggal 11 November 2011.
Irfanto. 2009. Bioteknologi Mikroba. http://zonairfanto.wordpress.com. Diakses tanggal 11 November 2011.
Novel, Sinta Sasika. 2009. Antibiotik. http://novelss.wordpress.com. Diakses tanggal 11 November 2011.
T.pratiwi, Sylvia. 2008. Mikrobiologi farmasi. Jogyakarta: Erlangga
Anonymous. 2010. Bakteri Menguntungkan. http://biologigonz.blogspot.com. Diakses tanggal 11 November 2011.
Anonymous. 2011. Streptococcus griceus. http://id.wikipedia.org. Diakses tanggal 11 November 2011.
Anonymous. 2007. Segala Sesuatu Tentang Antibiotik. http://www.beritaiptek.com. Diakses tanggal 11 November 2011.
Anonymous. 2010. Mengenal dan Mengetahui Antibiotik. http://mypotik.blogspot.com. Diakses tanggal 11 November 2011.

Pemanfaatan Biofertilizer pada Pertanian Organik

Pertanian organik semakin berkembang sejalan dengan timbulnya kesadaran akan pentingnya menjaga kelestarian lingkungan dan kebutuhan akan bahan makanan yang relatif lebih sehat. Pertanian organik itu sendiri adalah sistem produksi pertanian yang holistik dan terpadu, yang mengoptimalkan kesehatan dan produktivitas agro-ekosistem secara alami, sehingga mampu menghasilkan pangan dan serat yang cukup, berkualitas, dan berkelanjutan. Bioteknologi pertanian berpeluang besar untuk memajukan pertanian organik di Indonesia. Produk-produk bioteknologi yang dapat digunakan dalam pertanian organik antara lain adalah perakitan bahan tanaman unggul yang memiliki produktivitas tinggi dan resisten terhadap hama/penyakit, sehingga tidak memerlukan input pestisida sintetik. Dalam sistem pertanian organik yang tidak menggunakan masukan berupa bahan kimia buatan seperti pupuk kimia buatan dan pestisida, biofertilizer atau pupuk hayati menjadi salah satu alternatif yang layak dipertimbangkan. Beberapa mikroba tanah seperti seperti Rhizobium, Azaospirillum dan Azotobacter, bakteri pelarut fosfat, ektomikoriza, endomikoriza dan MVA, mikoriza perombak selulosa dan efektif mikroorganisme dapat dimanfaatkan sebagai biofertizer pada pertanian organik.

 

Tabel Standart Mutu Pupuk Organik

 

Bioferlizer tersebut fungsinya antara lain untuk membantu penyediaan hara bagi tanaman, mempermudah penyerapan hara bagi tanaman, membantu dekomposisi bahan organik, menyediakan lingkungan rhizosfer yang lebih baik sehingga pada akhirnya akan mendukung pertumbuhan dan meningkatkan produksi tanaman. Pemanfaatan biofertizer pada pertanian organik harus lebih dikembangkan untuk mengurangi ketergantungan sistem pertanian organik yang lebih banyak memanfaatkan bahan organik dengan volume yang sangat besar serta mengefisienkan penggunaan bahan organik tersebut untuk memenuhi kebutuhan hara tanaman.

 

Peranan Biofertilizer

 

Pertanian organik dapat didefinisikan sebagai sistem pengolahan produksi pertanian yang holistik yang mendorong dan meningkatkan kesehatan agro-ekosistem termasuk biodiversitas, siklus biologi dan aktifitas biologi tanah. Dalam sistem pertanian organik masukan (input) dari luar (eksterna) akan dikurangi dengan cara tidak menggunakan pupuk kimia buatan, pestisida dan bahan sintetis lainya. Dalam sistem pertanian organik kekuatan hukum alam yang harmonis dan lestari akan dimanfaatkan untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil pertanian sekaligus meningkatkan ketahanan terhadap serangan hama dan penyakit.

 

Perkembangan Biofertilizer

 

Perkembangan biofertilizer saat ini di Dunia telah pesat. Berbagai negara seperti India, Thailand, Jepang, Cina, Brazil, Taiwan dan Negara maju lainnya telah lama beralih dari pupuk kimia ke arah pupuk biologi.

Pupuk biologi atau yang disebut juga dengan Biofertilizer dinilai lebih bermanfaat baik ke tanaman maupun ke lingkungan. Manfaat ke tanaman karena Biofertilizer mengandung sejumlah mikroba yang mampu menyediakan nutrisi bagi kebutuhan tanaman, seperti Nitrogen, fosfat, Kalium, dan Biohormon.

 

Beberapa Manfaat Biofertilizer

 

`Dari segi fungsi metabolisme dan manfaat bagi manusia,terutama pada bidang pertanian, mikroorganisme tanah dapat dikelompokan menjadi mikroorganisme yang merugikan dan mikroorganisme yang bermanfaat. Mikroorgnisme tanah yang menguntungkan ini dapat dikategorikan sebagai biofertilizer (pupuk hayati).

Secara garis besar dapat fungi yang menguntungkan dapat dibagi menjadi :

  1. penyediaan hara
  2. peningkatan ketersediaan hara
  3. pengontrol organisme pengganggu tanaman
  4. pengurai bahan organik dan pembentuk humus
  5. perombak persenyawaan agrokimia

 

 

 

Bakteri Rhizobium

 

Bakteri rhizobium adalah salah satu bakteri yang berkemampuan sebagai bakteri penyedia hara bagi tanaman. Bila bersimbiosis dengan tanaman legum, bakteri ini akan menginfeksi tanaman akar dan membentuk bintil akar di dalamnya. Perana rhizobium terhadap pertumbuhan tanaman khususnya berkaitan dengan ketersediaan nitrogen bagi tanaman inangnya.

 

Azospirillium dan Azotobacter

 

Azosprillium mempunyai potensi cukup besar untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati. Bakteri ini bayak dijumpai berasosiasi dengan tanaman jenis rerumputan termasuk jenis serelia, tanaman jagung dan gandum. Sampai saat ini ada tiga spesies yang telah ditemukan dan mempunyai kemampuan dalam menghambat nitrogen, yaitu  azosprillium brasilense, A. Lipoferum, A. Amazonese.

 

Mikroba Pelarut Fosfat

Alam menyediakan mekanisme yang luar biasa. Di dalam tanah, terutama di daerah sekitar perakaran tanaman (rhizosphere) banyak ditemukan mikroba-mikroba yang dapat melarutkan fosfat dari sumber-sumber yang sukar larut. Mikroba ini akan melarutkan fosfat dan menyediakannya untuk tanaman.

Mikroba pelarut fosfat ditemukan dari berbagai kelompok mikroba, baik dari bakteri, kapang/jamur, maupun aktinomicetes. Mikroba-mikroba tersebut antara lain: (bakteri) Bacillus sp, Pseudomonas sp, (jamur) Aspergillus niger, Penicillium sp, Trichoderma sp. Mikroba-mikroba ini menghasilkan asam-asam organik atau senyawa lain yang bisa melarutkan fosfat. Mikroba pelarut fosfat sudah ditemukan sejak akhir perang dunia kedua oleh ilmuwan di Rusia. Sejak tahun 1940-an sudah diaplikasikan ke tanah-tanah pertanian di Eropa.

Di Indonesia yang merupakan wilayah tropis juga banyak ditemukan mikroba-mikroba pelarut fosfat. Saya selama bertahun-tahun menghabiskan waktu kuliah untuk mempelajari mikroba-mikroba ini. Saya mengisolasi mikroba palarut fosfat dari berbagai wilayah di Indonesia, terutama di daerah-daerah deposit fosfat alam, beberapa daerah-daerah marjinal, dan tanah-tanah di sekitar perkebunan. Mikroba-mikroba terbaik yang saya temukan kemudian digunakan sebagai biofertilizer, salah satunya Promi.

Mikroba-mikroba pelarut fosfat ini sangat luar biasa. Dari pengujian dengan media fosfat alam cair, mikroba pelarut fosfat dapat melarutkan fosfat dari fosfat alam. Konsentrasi fosfat terlarut di dalam media cair meningkat sejalan dengan lama inkubasi.

 

 

Mikoriza

 

Asosiasi simbiotik antara jamur dan sistim perakaran tanaman tinggi diistilahkan dengan mikoriza. Dalam fenomena ini jamur menginfeksi dan mengkoloni akar tanpa menimbulan nekrosis sebagaimana biasa terjadi pada infeksi jamur patogen, dan mendapat pasokan nutrisi secara teratur dari tanaman. Setidaknya ada dua jenis mikoriza yang sering dipakai untuk  biofertilizer, yaitu: ektomikoriza dan endomikoriza. Mikoriza berperan dalam melarutkan P dan membantu penyerapan hara P oleh tanaman. Selain itu tanaman yang bermikoriza umumnya juga lebih tahan terhadap kekeringan. Contoh mikoriza yang sering dimanfaatkan adalah Glomus spdan Gigaspora sp

 

Beberapa mikroba tanah mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar. Kelompok mikroba yang mampumenghasilkan hormon tanaman, antara lain: Pseudomonas sp dan Azotobacter sp.

 

Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) adalah salah satu tipe cendawan pembentuk mikoriza yang akhir-akhir ini cukup populer mendapat perhatian dari para peneliti lingkungan dan biologis. Cendawan ini diperkirakan pada masa mendatang dapat dijadikan sebagai salah satualternatif teknologi untuk membantu pertumbuhan, meningkatkan produktivitas dan kualitastanaman terutama yang ditanam pada lahan-lahan marginal yang kurang subur atau bekastambang/industri. Cendawan Mikoriza Arbuskular merupakan tipe asosiasi mikoriza yang tersebar sangat luas dan ada pada sebagian besar ekosistem yang menghubungkan antara tanaman dengan rizosfer. Simbiosis terjadi dalam akar tanaman dimana cendawan mengkolonisasi apoplast dan sel korteksuntuk memperoleh karbon dari hasil fotosintesis dari tanaman. CMA termasuk fungi divisi Zygomicetes, famili Endogonaceae yang terdiri dari Glomus, Entrophospora,Acaulospora, Archaeospora, Paraglomus, Gigaspora dan Scutellospora. Hifa memasuki selkortek akar, sedangkan hifa yang lain menpenetrasi tanah, membentuk chlamydospores. lebih dari 80% tanaman dapat bersimbiosis denganCMA serta terdapat pada sebagian besar ekosistem alam dan pertanian serta memiliki perananyang penting dalam pertumbuhan, kesehatan dan produktivitas tanaman.

 

Berdasarkan struktur dan cara cendawan menginfeksi akar, mikoriza dapat dikelompokkam ke dalam tiga tipe :

 

1. Ektomikoriza

2. Ektendomikoriza

3. Endomikoriza

 

Ektomikoriza mempunyai sifat antara lain akar yang kena infeksi membesar, bercabang, rambut-rambut akar tidak ada, hifa menjorok ke luar dan berfungsi sebagi alat yang efektif dalam menyerap unsur hara dan air, hifa tidak masuk ke dalam sel tetapi hanya berkembang di antara dinding-dinding sel jaringan korteks membentuk struktur seperrti pada jaringan Hartiq. Ektendomikoriza merupakan bentuk antara (intermediet) kedua mikoriza yang lain. Ciri-cirinya antara lain adanya selubung akar yang tipis berupa jaringan Hartiq, hifa dapat menginfeksi dinding sel korteks dan juga sel-sel korteknya. Penyebarannya terbatas dalam tanah-tanah hutansehingga pengetahuan tentang mikoriza tipe ini sangat terbatas. Endomikoriza mempunyai sifat-sifat antar lain akar yang kena infeksi tidak membesar, lapisanhifa pada permukaan akar tipis, hifa masuk ke dalam individu sel jaringan korteks, adanya bentukan khusus yang berbentuk oval yang disebut Vasiculae (vesikel) dan sistem percabangan hifa yang dichotomous disebut arbuscules (arbuskul). Hampir sebagian besar jenis tumbuhan berasosiasi dengan jamur tipe AM (Arbuskul Mikoriza),mulai dari paku-pakuan, jenis rumput-rumputan, padi, hingga pohon rambutan, mangga, karet,kelapa sawit, dll. Sedangkan beberapa keluarga (family) pohon tingkat tinggi yang biasa dijumpai pada tahap suksesi akhir bersimbiosa dengan jamur EM (Ekto Mikoriza), misalnya jenis-jenis meranti, kruing, kamper (jenis-jenis Dipterocarapaceae), pasang, mempening (jenis- jenis Fagaceae), pinus, beberapa jenis Myrtaceae (jambu-jambuan) dan beberapa jenis legum.

 

Mikoroza Perombak Selulosa

 

Pada saat ini jerami masih merupakan bahan yang umum digunakan sebagai sumber bahan organik pada tanah sawah. Jerami mengandung selulosa yang sangat tinggi sehingga memerlukan proses dekomposisi yang relatif lama. Beberapa mikroba seperti Trichoderma, Aspergillus, dan Penecillium mampu merombak selulosa menjadi bahan senyawa-senyawa monosakarida, alkohol, CO2 dan asam-asam organik laiinya dengan dikeluarkannya enzim selulase (Rao, 1994).

 

Dalam sistem pertanaian organik yang sebagian besar memanfaatkan bahan organik dengan volume yang cukup banyak sebagai sumber hara bagi tanaman, penggunaan biofertizer dapat merupakan upaya efisensi penggunaan bahan organik tersebut. Selain dapat memperkecil volume bahan organik yang dibutuhkan dalam sistem pertanian organik juga dapat mempercepat proses dekomposisi bahan organik

 

Mikroorganisme Efektif

 

Mikroorganisme efektif (EM) merupakan kultur campuran beberapa jenis mikroorganisme yang bermanfaat (bakteri fotosintetik, bakteri asam laktat, dan jamur peragian) yang dapatdimanfaatkan sebagai inokulan untuk meningkatkan keragamanmikroba tanah. Pemanfaatan EM dapat memperbaiki kualitas tanah dan selanjutna memperbaiki da meningkatkan produksi tanaman.

Pengaruh Mikroorganisme Efektif yag menguntungkan adalah sebagai berikut:

  1. Memperbaiki lingkungan fisik, kimia dan bilogi tanah serta menekan hama pertumbuhan penyakit
  2. Memperbaiki perkecambahan, pembungaan, pembentukan buah dan pematangan hasil
  3. Meningkatkan kapasitas fotositetis tanaman.
  4. meningkatkan bahan organik sebagai sumber pupuk

 

Keuntungan Pemanfaatan Biofertilizer

 

  1. Pemakaian pupuk anorganik (Urea, TSP, KCl, dll) dapat ditinggalkan
  2. Dapat meningkatkan kesuburan tanah dengan jalan memperbaiki struktur tanah dan mengoptimalkan mikroba yang bekerja dalam tanah
  3. Meningkatkan hasil panen
  4. ketersediaan hara makro dan mikro terpenuhi dan aktifitas mikroorganisme tanah untuk membantu kesuburan tanah juga terjaga.

 

Teknologi produksi Biofertilizer

 

Langkah-langkah utama membuat biofertilizer adalah sebagai berikut:

  1. Menentukan Mikroba Bahan Aktif
  2. Mengisolasi Mikroba Target
  3. Menyeleksi Mikroba Target
  4. Menentukan Metode dan Bahan Pembawa (carrier)
  5. Menentukan Metode Perbanyakan Secara Masal
  6. Membuat Prototipe
  7. Menguji Prototipe
  8. Pengujian Multi Komoditas, Multi Lokasi
  9. Pengembangan Produk

1. Menentukan Mikroba Bahan Aktif

 

Pertama adalah menentukan mikroba-mikroba apa yang akan digunakan sebagai bahan aktif biofertilizer. Pilihan yang biasa digunakan adalah mikroba penambat N, mikroba pelarut P, mikoriza, atau PGPR. Anda boleh saja berambisi untuk menggunakan semua kelompok mikroba. Tetapi untuk itu Anda juga perlu menyiapakn biaya-nya juga. Sejauh ini sangat jarang ada orang yang ahli di semua kelompok mikroba. Umumnya mereka fokus pada satu atau dua kelompok mikroba saja. Artinya, kalau Anda ingin mendapatkan semua kelompok mikroba, Anda juga harus mengumpulkan orang-orang yang ahli di bidangnya masing-masing. Cara yang lebih baik adalah bekerja dalam sebuah tim yang beranggotakan beberapa orang dengan keahliannya masing-masing. Pada tahap ini ditentukan juga tanaman targetnya, bisa untuk tanaman tertentu atau untuk beberapa tanaman. Pilih tanaman yang paling memiliki nilai strategis dan ekonomis. Jangan terlalu berambisi untuk membuat biofertilizer untuk semua jenis tanaman. Misalnya untuk tanaman kelapa sawit.

 

Gambar mikroskopik VAM /Mikoriza

2. Mengisolasi Mikroba Target

Langkah berikutnya adalah melakukan isolasi mikroba-mikroba target tersebut. Mikroba-mikroba umumnya diisolasi dari Rhizosphere atau daerah di sekitar perakaran. Untuk mikroba-mikroba yang bersimbiosis diisolasi dari akarnya langsung, seperti Rhizobium atau mikoriza. Atau mikroba yang hidup dipermukaan akar tanaman. Tanah-tanah sampel dikumpulkan dari berbagai tempat yang memiliki kondisi tanah, iklim, dan komoditas yang berbeda-beda. Tanah-tanah yang memiliki kondisi ekstrim bisa juga dipilih

Setiap jenis mikroba memiliki metode isolasi sendiri-sendiri. Mentode ini sudah berkembang selama bertahun-tahun oleh para ahli. Misalnya untuk mikroba pelarut fosfat, medium yang sering digunakan adalah medium Pikovskaya. Tahap isolasi ini tujuannya adalah mendapatkan mikroba target sebanyak-banyaknya, baik dari jenis fungi, bakteri, atau aktinomicetes. Kegiatan ini bisa makan waktu lama sekali. Sering diulang-ulang dan untung-untungan hingga benar-benar mendapatkan mikroba yang diinginkan. Tahap ini juga banyak menghabiskan bahan. Tahap isolasi ini termasuk juga tahap pemurnian isolat yang diperoleh.

 

 

Mikroba palarut fosfat akan membentuk zona jernih pada medium Pikovskaya

Mikroba yang telah berhasil diisolasi kemudian diperbanyak, disimpan dan dipelihara. Jangan sampai isolat yang Anda peroleh mati, karena akan membuat semua biaya, tenaga, dan pikiran yang telah dikeluarkan jadi sia-sia. Penyimpanan yang agak sulit umumnya untuk mikroba-mikroba yang bersimbiosis dengan tanaman, apalagi obligat lebih repot lagi.

3. Menyeleksi Mikroba Target

Menyeleksi mikroba merupakan langkah yang sangat penting. Tujuannya adalah mendapatkan mikroba yang benar-benar unggul. Mikroba unggul adalah kunci dari kualitas biofertilizer yang ingin Anda buat. Banyak orang yang memproduksi biofertilizer, tetapi umumnya biasa-biasa saja. Seleksi juga sama sulitnya dengan mengisolasi mikroba. Waktu, tenaga, pikiran dan biaya yang dikeluarkan juga besar. Tapi jika berhasil, aku rasa akan setimpal dengan semua yang telah dikeluarkan.

Metode seleksi mikroba bermacam-macam, sama seperti metode isolasinya. Seleksi bisa dilakukan dalam beberapa tahap. Misalnya: 1) tahap laboratorium, 2) tahap rumah kaca, dan 3) uji coba skala lapang. Teknik seleksi biasanya diawali dengan seleksi kasar tujuannya untuk mendapatkan kandidat-kandidat mikroba unggul. Seleksi bisa dilakukan secara sederhana di dalam cawan petri, kemudian dilanjutkan dengan menggunakan erlenmeyer. Misalnya untuk mikroba penambat N, parameter yang digunakan adalah kemampuan untuk memfiksasi nitrogen. Sebagai langkah awal sebagai tolok ukur bisa menggunakan hasil yang pernah dilaporkan oleh orang lain. Pilih semua mikroba yang berada di atas batas itu. Langkah ini bisa dilakukan berulang-ulang hingga mendapatkan mikroba yang benar-benar unggul.

Setelah seleksi di laboratorium dalam skala kecil selanjutnya adalah seleksi di rumah kaca. Kalau dalam seleksi sebelumnya yang diuji kemampuannya untuk memfiksasi nitrogen, melarutkan P, atau menghasilkan hormon, misalnya; maka langkah berikutnya adalah apakah benar mikroba itu bisa memberikan manfaat untuk tanaman. Seleksi masih dilakukan di rumah kaca yang kondisinya terkontrol. Di tahap ini tidak jarang mikroba yang unggul di cawan petri, tiba-tiba loyo di rumah kaca. Ibaratnya dia hanya ‘jago kandang’, ketika dilepas di ‘alam bebas’ mereka loyo. Tapi umumnya mikroba yang bagus di laboratorium, bagus juga di rumah kaca. Di sini juga dipilih beberapa mikroba. Jangan hanya pilih satu, karena belum tentu ini yang terbaik jika dilepas di ‘alam liar’.

Jika ingin mengabungkan beberapa mikroba, baik untuk mikroba yang memiliki kemampuan sama (misal, sama-sama penambat N) maupun berbeda (penambat N + pelarut P), maka perlu dilakukan ujicoba kompatibilitas terelebih dahulu. Dua atau lebih mikroba diuji coba untuk menjawab pertanyaan apakah jika mikroba-mikroba tersebut akan memberikan pengaruh yang signifikan daripada jika mikroba-mikroba tersebut digunakan sendiri-sendiri. Pengujian bisa dilakukan di laboratorium maupun di rumah kaca.

Untuk lebih mudahnya saya berikan ilustrasi sebagai berikut, misalnya kita memiliki mikroba A dan B. Mikroba A secara signifikan dapat meningkatkan produksi hingga 20% dibanding kontrol. Demikian pula mikroba B secara signifikan dapat meningkatkan produksi hingga 25% dibanding kontrol. Belum tentu jika mikroba ini digabungkan maka hasilnya akan 20% + 25%. Bisa jadi akan tetap saja sama atau bahkan akan negatif hasilnya.

Ujicoba di rumah kaca juga sering dilakukan dalam bentuk prototipe mikroba yang telah disimpan dalam bawan pembawa Penjelasn tentang bahan pembawa saya uraikankan dibagian bawah. Seleksi berikutnya adalah seleksi di lapang. Seleksi di rumah kaca akan saya jelaskan nanti di bagian yang lain.

Proses seleksi ini harus dilakukan dengan sungguh-sungguh mengikuti kaidah-kaidah ilmiah dan menggunakan prosedur statistik yang benar. Kita harus benar-benar yakin, bahwa mikroba yang kita pilih adalah mikroba yang benar-benar unggul. Jika perlu dilakukan beberapa kali ujicoba untuk lebih menyakinkan. Kesalahan dalam seleksi akan membuat pekerjaan kita jadi sia-sia. Apalagi jika kita sudah melangkah cukup jauh.

4. Menentukan Metode Dan Bahan Pembawa (Carrier)

Berikutnya adalah bagaimana mikroba ini akan ‘dikemas’. Pilihan yang umum adalah dikemas dalam bentuk padat, serbuk, granul, pelet, tablet, atau cair. Saya belum pernah menemukan produk biofertilizer dalam bentuk gel. Banyak pertimbangan untuk menentukan dalam bentuk apa biofertilizer akan dikemas. Salah satunya adalah karakteristik dari mikroba tersebut. Sebagai contoh: ektomikoriza umumnya dibuat dalam bentuk padat, pelet, atau tablet; endomikoriza umumnya padat; biofertilizer berbahan aktif bakteri dan fungi bisa padat atau cair.

Metode pengemasan ini berkaitan erat dengan bahan pembawa apa yang akan digunakan. Saya tidak banyak memiliki pengalaman untuk biofertilzer dalam bentuk cair. Saya akan lebih banyak memberikan contoh untuk biofertilizer dalam bentuk padat. Formula bahan pembawa umumnya merupakan ‘rahasia perusahaan’. Kalau anda coba mencarinya di jurnal-jurnal ilmiah akan sangat jarang ditemukan. Pertanyaan kuncinya adalah membuat formula bahan pembawa yang bisa melindungi mikroba dalam waktu lama (>12 bulan), tetap memiliki viabilitas dan efektivitas tinggi. Ini bukan perkerjaan yang mudah.

Cara paling gampang adalah dengan mempelajari dari produk biofertilizer yang sudah ada di pasaran. Coba amati dan perkirakan kira-kira terbuat dari apa bahan pembawa itu. Memang biasanya ada semacam ‘resep rahasia’ yang sulit dideteksi, tapi ini merupakan awal yang sangat bagus untuk mulai. Umumnya bahan pembawa yang sering digunakan adalah bahan-bahan organik, mineral, atau liat. Bahan organik bisa tepung-tepungan: terigu, tapioka, maizena, sagu, atau tepung kompos, gambut, dll. Bahan mineral biasanya zeolit (biasa digunakan untuk mikoriza), gypsum, bentonit, kapur dan lainnya. Ada juga yang mengguanakan tanah liat tertentu, seperti untuk endomikoriza. Bahan-bahan ini bisa tunggal atau bisa juga merupakan campuran dari beberapa bahan. Ada juga yang memberikan tambahan nutrisi pada bahan pembawa tersebut.

Beberapa pertimbangan lain untuk memilih bahan pembawa adalah kemampuan dalam mempertahankan viabilitas dan efektivitas mikroba. Dan yang tak kalah penting adalah pertimbangan ekonomi. Mungkin saja bahan pembawanya sangat bagus, tetapi kalau harganya mahal jadi tidak bisa dijual. Setiap bahan juga memiliki keunggulan dan kelemahannya masing-masing. Misalnya bahan organik cukup bagus, tetapi bahan ini juga disukai oleh banyak organisme. Rasanya cukup sulit untuk mempertahankan kondisinya optimum dan terhindar dari kontaminasi.

Untuk menguji viabilitas biasanya diukur jumlah populasi mikroba dalam rentang waktu penyimpanan. Bisa setiap bulan, setiap tiga bulan hingga satu tahun lamanya. Waktu penyimpanan satu tahun sudah cukup bagus. Kemudian pengujian evektivias mikroba tersebut terhadap tanaman target. Langkah membuat formulasi bahan pembawa ini bisa dilakukan sambil melakukan seleksi mikroba. Terutama jika sudah diketahui jenis mikrobanya. Jadi dilakukan secara pararel.

5. Menentukan Metode Perbanyakan Secara Masal

Setelah kita mendapatkan mikroba unggul dan bawah pembawa yang sesuai, langkah penting lainnya adalah mendapatkan metode berbanyakan mikroba secara massal. Pada tahap-tahap sebelumnya perbanyakan mikroba dilakukan dengan menggunakan bahan-bahan kimia sesaui dengan standard baku mikrobiologi. Bahan-bahan kimia ini harganya cukup mahal dan sangat tidak ekonomis jika digunakan untuk produksi massal. Oleh karena itu perlu dilakukan pula riset untuk memproduksi mikroba tersebut dalam skala besar.

Metode umum untuk memproduksi mikroba antara lain adalah fermentasi cair dan fermentasi padat. Bakteri dan aktinomycetes umumnya diproduksi dalam medium cair, sedangkan kapang dan jamur diproduksi dalam medium padat. Mikroba yang bersimbiosis dengan tanaman, seperti mikoriza, diproduksi bersama dengan tanaman inangnya. Pemilihan bahan media untuk memproduksi mikroba ini tergantung pada metode produksinya. Cobalah untuk menganti media bahan kimia dengan media dari bahan-bahan yang murah dan mudah didapat. Pekerjaan ini merupakan ‘seni’ tersendiri. Diperlukan kejelian dan ketekunan untuk mendapatkannya.

Selain media, kondisi kultur mikroba juga perlu diperhatikan. Misalkan apakah mikroba tersebut memerlukan aerasi atau bahkan perlu kondisi yang anaerob. Berapa suhu yang paling optimal untuk berkembang biak? Berapa waktu yang tepat untuk panen? Bagaimana cara pemanenannya? Dan pertanyaan-pertanyaan lain. Salah satu pertimbangan untuk menentukan metode perbanyakan adalah pertimbangan ekonomi. Berapa biaya yang diperlukan untuk memproduksi 1 kg produk biofertilizer. Secara umum, jika menggunakan banyak mikroba akan meningkat pula biaya produksinya.

6. Membuat Prototipe

Kalau sudah ketemu kandidat-kandidat mikroba bahan aktif dan bahan pembawanya, langkah berikutnya adalah membuat prototipe. Prototipe bisa terdiri dari beberapa contoh. Contoh-contoh ini mungkin sudah diseleksi dari beberapa percobaan dan dianggap sebagai hasil terbaik, misal: lima prototipe terbaik. Contoh biofertilizer dalam bentuk: cair, granul, serbuk, dan pelet. Atau bisa saja satu bentuk tetapi dengan beberapa formula, misal: cair A, cair B, cair C, dan seterusnya. Prototipe ini yang selanjutnya harus diuji dan dipilih mana prototipe yang akan menjadi produk akhir.

7. Menguji Prototipe

Pengujian prototipe pertama bisa dilakukan di rumah kaca dengan tanaman-tanaman target atau tanaman model. Jangan lupa untuk menggunakan prosedur statistik dengan benar dan teliti. Jika ragu-ragu, ulangi lagi percobaan rumah kaca ini. Kadang-kadang peneliti bisa bias dalam analisa. Gunakan prosedur statistik sebagai alat untuk mengambil keputusan. Tapi jangan terlalu percaya statistik. Gunakan juga intuisi atau feeling atau firasat. Bedakan antara opini dan data. Fokus pada data-nya.

Ketika melakukan pengujian, amati pula tanamannya. Kalau anda dibantu oleh teknisi atau pembantu teknisi, jangan hanya lihat datanya saja. Sempatkan untuk melihat tanamannya. Bandingkan hasil analisa statistik dengan pengamatan Anda. Apakah ada yang janggal, ada yang berbeda, atau ada yang istimewa.

Dalam tahap ini, bisa saja sebuah prototipe diperbaiki. Sebagai contoh: pupuk organik bentuk serbuk memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan bentuk granul. Tetapi masa simpannya lebih pendek daripada bentuk granul. Anda bisa melakukan modifikasi pada bentuk curah atau granulnya. Coba teliti lagi lebih seksama pada prototipe tersebut. Apakah granulnya terlalu keras, sehingga sulit hancur ketika berada di tanah dan akhirnya membuat efektifitasnya rendah. Langkah perbaikannya adalah membuat granul yang lebih mudah hancur.

8. Pengujian Multi Komoditas, Multilokasi

Apabila prototipe lolos dari pengujian di rumah kaca, langkah berikutnya adalah pengujian lapang. Pengujian bisa dilakukan di kebun percobaan, tetapi skalanya kecil. Kalau percobaan ini mendapatkan hasil yang konsisten, coba lagi di tempat yang lebih luas atau diulang di tempat yang berbeda-beda. Bisa juga Anda mencobanya dengan varietas yang berbeda, lokasi yang berbeda, cara budidaya yang berbeda, bahkan dengan komoditas yang berbeda. Ingat, gunakan prosedur statistik dengan benar dan teliti, tetapi jangan diperbudak oleh statistik.

Pada tahap ini sebenarnya bisa juga dilakukan pengujian pasar. Apakah calon konsumen mau menerima produk ini? Apakah cara atau metode penggunaanya bisa diterima oleh konsumen? Bagaimana dengan harga? Bagaimana dengan warna? Bagaimana dengan kemasannya? Bagaimana dengan ukuran kemasan? Bagaimana dengan nama? Dan lain-lain.

9. Pengembangan Produk

Apabila mikroorganisme yang diinokulasikan cukup efektif dalam meningkatkan hasil produksi tanaman, maka selanjutnya mengembangka metode daam skala jumlah besar. Pada umumnya mikroorganisme akan berkembang melalui proses fermentasi. Apabila populasi mikroorganisme mencapai ukuran tertentu, maka selanjutnya adalah memanen dan mengemas hasil produksi.

 

Teknik Pemanfaatan Biofertilizer

 

Mikroorganisme hasil inokulasi dari tanah pada kondisi laboratorium menggunakan media buatan. Setelah mikroorganisme tersebut berhasil dibiakan, maka diperoleh galur yang dikehendaki. karena tidak semua spesies dari suatu populasi bersifat efektif. Selanjutnya galur yang efektif di isolasi, dan dilakukan pengujian di lapangan apakah hasil inokulasi harus sesuai dengan kondisi lingkungan tertentu, harus mampu menyesuaikan dengan fluktuasi kondisi lingkungan dan tidak kalah bersaing atau dimangsa mikroorganisme asli.

 

Apabila mikroorganisme yang di inokulasikan cukup efektif dalam meningkatkan hasi tanaman, maka tugas selanjutnya mengembangkan metode untuk memperbanyak dengan skala besar. Pada umumnya, mikroorganisme akan tumbuh dan berkembang melalui proses fermentasi. Apabila populasi mikroorganisme mencapai ukuran tertentu, kemudian tahap berikutnya adalah memanen dan mengemas untuk tujuan komersial. Tugas selanjutnya adalah membuat formula cara kerja inokulan, termasuk cara memanfaatkan inokulan di lapangan (disemprotkan ke tanah atau dicampur dengan biji), termasuk memecahkan semua masalah yang mungkin dihadapi dalam mempertahankan inokulan tetap efektif, terutama yang berhubungan dengan pengiriman, kemasan, penyimpanan, dan pemanfaatan.

 

Tabel Mekanisme Biofertilizer

 

 

 

 

 

Petani organik sangat menghindari pemakaian pupuk kimia. Untuk memenuhi kebutuhan hara tanaman, petani organik mengandalkan kompos sebagai sumber utama nutrisi tanaman. Sayangnya kandungan hara kompos rendah. Kompos matang kandungan haranya kurang lebih 1.69% N, 0.34% P2O5, dan 2.81% K. Dengan kata lain 100 kg kompos setara dengan 1.69 kg Urea, 0.34 kg SP36, dan 2.18 kg KCl. Misalnya, untuk memupuk padi yang kebutuhan haranya 200 kg Urea/ha, 75 kg SP 36/ha, dan 37.5 kg KCl/ha, membutuhkan sebanyak 22 ton kompos/ha. Jumlah kompos yang demikian besar ini memerlukan banyak tenaga kerja dan berimplikasi pada naiknya biaya produksi.

 

Mikroba-mikroba tanah banyak yang berperan di dalam penyediaan maupun penyerapan unsur hara bagi tanaman. Tiga unsur hara penting tanaman, yaitu Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba. Hara N tersedia melimpah di udara. Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tidak dapat langsung dimanfaatkan tanaman. N harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman. Mikroba penambat N ada yang bersimbiosis dan ada pula yang hidup bebas. Mikroba penambat N simbiotik antara lain Rhizobium yang hidup di dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan (leguminose). Mikroba penambat N non-simbiotik misalnya Azospirillum dan Azotobacter. Mikroba penambat N simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan mikroba penambat N non simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman.

 

Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K). Tanah pertanian kita umumnya memiliki kandungan P cukup tinggi (jenuh). Namun, hara P ini sedikit/tidak tersedia bagi tanaman karena terikat pada mineral liat tanah.

 

Di sinilah peranan mikroba pelarut P. Mikroba ini akan melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain Aspergillus, Penicillium, Pseudomonas, dan Bacillus Megatherium. Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K. Kelompok mikroba lain yang juga berperan dalam penyerapan unsur P adalah Mikoriza yang bersimbiosis pada akar tanaman. Setidaknya ada dua jenis mikoriza yang sering dipakai untuk biofertilizer, yaitu ektomikoriza dan endomikoriza.

 

Mikoriza berperan dalam melarutkan P dan membantu penyerapan hara P oleh tanaman. Selain itu, tanaman yang bermikoriza umumnya juga lebih tahan terhadap kekeringan. Contoh mikoriza yang sering dimanfaatkan adalah Glomus dan Gigaspora.

 

Beberapa mikroba tanah mampu menghasilkan hormon tanaman yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Hormon yang dihasilkan oleh mikroba akan diserap oleh tanaman sehingga tanaman akan tumbuh lebih cepat atau lebih besar. Kelompok mikroba yang mampu menghasilkan hormon tanaman antara lain Pseudomonas dan Azotobacter. Mikroba-mikroba bermanfaat tersebut diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, biofertilizer setidaknya dapat menyuplai lebih dari setengah kebutuhan hara tanaman.

 

Pemanfaata pupuk asil biofertilizer pada pertanian

 

 

 

Contoh pupuk organik

 

 

 

 

Perkembangan Biofertilizer

 

Perkembangan biofertilizer saat ini di Dunia telah pesat. Berbagai negara seperti India, Thailand, Jepang, Cina, Brazil, Taiwan dan Negara maju lainnya telah lama beralih dari pupuk kimia ke arah pupuk biologi.

Pupuk biologi atau yang disebut juga dengan Biofertilizer dinilai lebih bermanfaat baik ke tanaman maupun ke lingkungan. Manfaat ke tanaman karena Biofertilizer mengandung sejumlah mikroba yang mampu menyediakan nutrisi bagi kebutuhan tanaman, seperti Nitrogen, fosfat, Kalium, dan Biohormon.

Grafik Perkembangan Pemanfaatan Biofertilizer pada Pertanian Organik

 

Kajian Islam Dalam Mikroorganisme

 

Surat Al-Baqoroh ayat 164

 

 

Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.

 

Surat  Al-Imron ayat 191

 

(yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka.

 

Surat Al-Furqon ayat 2

yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.

Dalam ketiga surat tersebut dijelaskan bahwa Alloh menciptakan langit dan bumi beserta isinya untuk kesejahteraan umat manusia dan Alloh menciptakan sesuatu itu mempunyai peranan atau fungsi masing-masing dalam kehidupan manusia dan Alloh menciptakan sesuatu itu tidak dengan sia-sia contohnya adalah mikroorganisme selain sebagai parasit mereka juga dapat dimanfaatkan dalam bidang kesehatan dan penelitian seperti pembuatan pupuk organik,fermentasi,pembuatan obat,pembuatan makanan dll.

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

 

Gunalan. 1996. Penggunaan mikroba bermanfaat pada bioteknologi tanah berwawasan lingkungan. Majalah sriwijaya vol 32. No 2

 

Prihatini, T, A. Kentjanasari dan Subowo 1996. Pemanfaatan biofertilizer untuk peningkatan produktivitas lahan pertanian.

 

Sutanto R. 2002. Penerapan pertanian organik. Kanisius:Yogyakarta

 

Rao, N.S.S. 1994. Soil microorganism and plant growth. Oxford and IBM publishing CO.(terjemahan Susilo. Mikroorganisme tanah dan pertumbuhan tanaman. Universitas indonesia)

 

Anonymous 2010. http://hendri-wd.blogspot.com/2010/05/peranan-biofertilizer-pada-pertanian.html Diakses tgl 10 desember 2011 jam 18.00

 

Anonymous 2009. http://belantik.webs.com/apps/blog/show/3917626 Diakses tgl 10 desember 2011 jam 18.00

 

Anonymous 2009. http://isroi.wordpress.com/2009/05/21/mikroba-pelarut-fosfat-untuk-memenuhi-kebutuhan-pupuk-fosfat/  Diakses tgl 10 desember 2011 jam 18.00

Anonymous 2009. http://carabudidaya.com/bioteknologi-berbasis-mikroba/ diakses tanggal 16 desember 2011

PERANAN JAMUR DALAM PRODUKSI SUMBER PANGAN UNTUK DIET THERAPY

Pengertian Jamur

Jamur atau cendawan adalah tumbuhan yang tidak mempunyai klorofil sehingga bersifat heterotrof.Jamur ada yang uniseluler dan multiseluler.Tubuhnya terdiri dari benang-benang yang disebut hifa.Hifa dapat membentuk anyaman bercabang-cabang yang disebut miselium.Reproduksi jamur, ada yang dengan cara vegetatif ada juga dengan cara generatif.Jamur menyerap zat organik dari lingkungan melalui hifa dan miseliumnya untuk memperoleh makanannya.Setelah itu, menyimpannya dalam bentuk glikogen.Jamur merupakan konsumen, maka dari itu jamur bergantung pada substrat yang menyediakan karbohidrat, protein, vitamin, dan senyawa kimia lainnya.Semua zat itu diperoleh dari lingkungannya.Sebagai makhluk heterotrof, jamur dapat bersifat parasit obligat, parasit fakultatif, atau saprofit.

Cara hidup jamur lainnya adalah melakukan simbiosis mutualisme.Jamur yang hidup bersimbiosis, selain menyerap makanan dari organisme lain juga menghasilkan zat tertentu yang bermanfaat bagi simbionnya.Simbiosis mutualisme jamur dengan tanaman dapat dilihat pada mikoriza, yaitu jamur yang hidup di akar tanaman kacang-kacangan atau pada liken. Jamur berhabitat pada bermacammacam lingkungan dan berasosiasi dengan banyak  organisme. Meskipun kebanyakan hidup di darat, beberapa jamur ada yang hidup di air dan berasosiasi dengan organisme air.Jamur yang hidup di air biasanya bersifat parasit atau saprofit, dan kebanyakan dari kelas Oomycetes.

Peranan Jamur

Peranan jamur dalam kehidupan manusia sangat banyak, baik peran yang merugikan maupun yang menguntungkan. Jamur yang menguntungkan meliputi berbagai jenis antara lain sebagai berikut:

  1. Rhizopus dan Mucor
  2. 2.      Khamir Saccharomyces
  3. Penicillium notatum
  4. Higroporus dan Lycoperdon perlatum.

Di samping peranan yang menguntungkan, beberapa jamur juga mempunyai peranan yang merugikan, antara lain sebagai berikut :

  1. Phytium
  2. Phythophthora inf’estan
  3. Saprolegnia sebagai parasit pada tubuh organisme air.
  4.  Albugo
  5. Pneumonia carinii
  6. Candida sp.

Jamur Rhizopus oryzae

Jamur Rhizopus oryzae merupakan jamur yang sering digunakan dalam pembuatan tempe (Soetrisno, 1996). Jamur Rhizopus oryzae aman dikonsumsi karena tidak menghasilkan toksin dan mampu menghasilkan asam laktat (Purwoko dan Pamudyanti, 2004). Jamur Rhizopus oryzae mempunyai kemampuan mengurai lemak kompleks menjadi trigliserida dan asam amino (Septiani, 2004). Selain itu jamur Rhizopus oryzae mampu menghasilkan protease (Margiono, 1992). Menurut Sorenson dan Hesseltine (1986), Rhizopus sp tumbuh baik pada kisaran pH 3,4-6. Pada penelitian semakin lama waktu fermentasi, pH tempe semakin meningkat sampai pH 8,4, sehinggajamur semakin menurun karena pH tinggi kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur. Secara umum jamur juga membutuhkan air untuk pertumbuhannya, tetapi kebutuhan air jamur lebih sedikit dibandingkan dengan bakteri. Selain pH dan kadar air yang kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur, jumlah nutrien dalam bahan, juga dibutuhkan oleh jamur.

Jamur Saccharomyces

Saccharomyces adalah genus dalam kerajaan jamur yang mencakup banyak jenis ragi. Saccharomyces adalah dari berasal dari bahasa Latin yang berarti gula jamur. Banyak anggota dari genus ini dianggap sangat penting dalam produksi makanan. Salah satu contoh adalah Saccharomyces cerevisiae, yang digunakan dalam pembuatan anggur, roti, dan bir. Anggota lain dari genus ini termasuk Saccharomyces bayanus, digunakan dalam pembuatan anggur, dan Saccharomyces boulardii, digunakan dalam obat-obatan. Koloni dari Saccharomyces tumbuh pesat dan jatuh tempo dalam 3 hari. Mereka rata, mulus, basah, glistening atau kuyu, dan cream untuk cream tannish dalam warna. Ketidakmampuan untuk memanfaatkan nitrat dan kemampuan untuk berbagai memfermentasi karbohidrat adalah karakteristik khas dari Saccharomyces. Blastoconidia (sel tunas sisi) yang diamati. Mereka adalah unicellular, bundar, dan ellipsoid untuk memperpanjang dalam bentuk. Multilateral (multipolar) budding ciri khasnya. Pseudohyphae, jika ada, yang belum sempurna. Hyphae yang absen.

Saccharomyces memproduksi ascospores, khususnya bila tumbuh di V-8 media, asetat ascospor agar, atau Gorodkowa media. Ascospores ini adalah bundar dan terletak di asci. Setiap ascus berisi 1-4 ascospores. Asci tidak menimbulkan perpecahan pada saat jatuh tempo. Ascospores yang berwarna dengan Kinyoun noda dan ascospore noda. Bila dikotori dengan noda Gram, ascospores adalah gram-negatif sedangkan sel vegetatif adalah gram positif.
Jamur Saccharomyces cerevisiae, atau di Indonesia lebih dikenal dengan nama jamur ragi, telah memiliki sejarah yang luar biasa di industri fermentasi. Karena kemampuannya dalam menghasilkan alkohol inilah, S. cerevisiae disebut sebagai mikroorganisme aman (Generally Regarded as Safe) yang paling komersial saat ini. Dengan menghasilkan berbagai minuman beralkohol, mikroorganisme tertua yang dikembangbiakkan oleh manusia ini memungkinkan terjadinya proses bioteknologi yang pertama di dunia. Seiring dengan berkembangnya genetika molekuler, S. cerevisiae juga digunakan untuk menciptakan revolusi terbaru manusia di bidang rekayasa genetika. S. cerevisiae yang sering mendapat julukan sebagai super jamur telah menjadi mikroorganisme frontier di berbagai bioteknologi modern. Tentu saja kegunaan mikroorganisme ini pun menjadi semakin penting di dunia industri fermentasi. Saat ini S. cerevisiae tidak saja digunakan dalam bidang fermentasi tradisional, tetapi mikroorganisme-mikroorganisme S. cerevisiae baru yang didapatkan dari riset dan aplikasi bioteknologi telah merambah sektor-sektor komersial yang penting, termasuk makanan, minuman, biofuel, kimia, industri enzim, pharmaceutical, agrikultur, dan lingkungan. Di masa depan, terutama karena krisis energi yang semakin sering terjadi, etanol yang diproduksi oleh fermentasi jamur ragi ini agaknya akan mendapat perhatian khusus karena potensinya sebagai biofuel.

S. cerevisiae adalah jamur bersel tunggal yang telah memahat milestones dalam kehidupan dunia. Jamur ini merupakan mikroorganisme pertama yang dikembangbiakkan oleh manusia untuk membuat makanan (sebagai ragi roti, sekitar 100 SM, Romawi kuno) dan minuman (sebagai jamur fermentasi bir dan anggur, sekitar 7000 SM, di Assyria, Caucasia, Mesopotamia, dan Sumeria). Di Indonesia sendiri, jamur ini telah melekat dalam kehidupan sehari-hari. Nenek moyang kita dan hingga saat ini kita sendiri menggunakannya dalam pembuatan makanan dan minuman, seperti tempe, tape, dan tuak.

Di dunia sains, mikroorganisme ini adalah yang pertama kali diobservasi melalui mikroskop oleh Bapak Ahli MikrobiologiAntonie van Leewenhoek. Louis Pasteur, yang terkenal dalam penemuannya mengenai cara pensterilan susu, menggunakannya sebagai bahan biokimia hidup dalam proses transformasi. Jamur ini juga digunakan sebagai pabrik tempat pembuatan vaksin hepatitis B rekombinan yang pertama. Tak hanya itu, S. cerevisiae juga merupakan pabrik enzim makanan pertama (chymosin, enzim yang digunakan dalam pembuatan keju). Dan tentu saja penemuan spektakuler dalam memecahkan seluruh sekuens genom S. cerevisiae merupakan langkah pionir yang menentukan dalam menguak misteri sekuens genom manusia. Hampir semua teknologi frontier, seperti genomik, proteomik, dan nanobioteknologi, menggunakan jamur ini sebagai model. Tidak diragukan lagi bahwa inovasi sains dan teknologi juga akan semakin melaju di bidang bioekonomi. S. cerevisiae, sebagai model sains dan mikroorganisme komersial yang populer, akan terus memegang peranan penting di masa depan.

Jamur  Rhizopus dalam pembuatan tempe sebagai diet therapy penurunan kolestrol darah dan pencegahan diare

Tempe adalah makanan yang dibuat dari fermentasi terhadap biji kedelai atau beberapa bahan lain yang menggunakan beberapa jenis kapang Rhizopus, seperti Rhizopus oligosporus, Rh. oryzae, Rh. stolonifer (kapang roti), atau Rh. arrhizus. Sediaan fermentasi ini secara umum dikenal sebagai “ragi tempe”.

Kapang yang tumbuh pada kedelai menghidrolisis senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana yang mudah dicerna oleh manusia. Tempe kaya akan serat pangan, kalsium, vitamin B dan zat besi. Berbagai macam kandungan dalam tempe mempunyai nilai obat, seperti antibiotika untuk menyembuhkan infeksi dan antioksidan pencegah penyakit degenerative dan juga dapat digunakan untuk menurunkan kolestrol darah.

Secara umum, tempe berwarna putih karena pertumbuhan miselia kapang yang merekatkan biji-biji kedelai sehingga terbentuk tekstur yang memadat. Degradasi komponen-komponen kedelai pada fermentasi membuat tempe memiliki rasa dan aroma khas. Berbeda dengan tahu, tempe terasa agak masam.

Mungkin anda belum tahu kalau menurunkan kolesterol darah dapat menggunakan tempe. Caranya mudah, yaitu mengkonsumsi tempe sekitar 150 gram setiap hari selama dua minggu. Tempe dibuat dari kedelai yang difermentasi menggunakan jamur Rhizopus oligosporus. Metode ini ternyata sudah dikenal berabad-abad lalu oleh nenek moyang kita, terutama dalam budaya makan masyarakat Jawa. Rujukan pertama mengenai tempe ditemukan pada tahun 1875. Saat ini tempe bahkan sudah mendunia seiring dengan migrasi orang-orang Jawa ke seluruh penjuru. Salah satunya di Jepang, dimana orang Indonesia yang kemudian menetap di Jepang menjadi pengusaha tempe sukses di sana. Khasiat tempe terhadap kesehatan juga sudah diketahui sejak zaman pendudukan Jepang di Indonesia. Pada saat itu para tawanan perang yang diberi makan tempe terhindar dari disentri dan busung lapar. Menurut Prof.dr.Made Astawan, guru besar dari Institut Pertanian Bogor, tempe memang mengandung zat antibakteri penyebab diare. Tempe juga berpotensi untuk digunakan melawan radikal bebas untuk menghambat proses pencernaan dan mencegah berbagai penyakit, menurunkan kolesterol hingga mengatasi hipertensi. Keunggulan lain dari tempe adalah bisa dikonsumsi orang dari segala usia.

Menurut dr.Samuel Oetoro, Sp.GK, ahli gizi dari Semanggi Klinik, tempe merupakan sumber protein yang mudah dicerna tubuh. “Protein dalam tempe sudah dipecah-pecah oleh kapang tempe sehingga protein, lemak dan karbohidratnya menjadi lebih mudah dicerna. Selain itu tempe juga mengandung serat,” kata dr.Samuel yang ditemui disebuah acara peluncuran studi gizi nasional di Jakarta. Kandungan serat dalam tempe cukup tinggi, yaitu sekitar 8-10 pesen. Hal ini berarti dalam setiap 100 gram tempe akan menyumbang sekitar 30 persen dari jumlah serat yang dianjurkan untuk dikonsumsi setiap hari. Prof.Made dalam bukunya Kandungan Gizi dan Bahan Makanan menyebutkan, penelitian menunjukkan bayi dan balita yang menderita gizi buruk mengalami pertumbuhan berat badan setelah diberikan konsumsi tempe. Balita yang menderita diare juga lebih cepat sembuh dalam waktu singkat (diolah dari Kompas dan berbagai sumber).

Komposisi gizi tempe baik kadar protein, lemak, dan karbohidratnya tidak banyak berubah dibandingkan dengan kedelai. Namun, karena adanya enzim pencernaan yang dihasilkan oleh kapang tempe, maka protein, lemak, dan karbohidrat pada tempe menjadi lebih mudah dicerna di dalam tubuh dibandingkan yang terdapat dalam kedelai. Oleh karena itu, tempe sangat baik untuk diberikan kepada segala kelompok umur (dari bayi hingga lansia), sehingga bisa disebut sebagai makanan semua umur. Dibandingkan dengan kedelai, terjadi beberapa hal yang menguntungkan pada tempe. Secara kimiawi hal ini bisa dilihat dari meningkatnya kadar padatan terlarut, nitrogen terlarut, asam amino bebas, asam lemak bebas, nilai cerna, nilai efisiensi protein, serta skor proteinnya.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa zat gizi tempe lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan tubuh dibandingkan dengan yang ada dalam kedelai. Ini telah dibuktikan pada bayi dan anak balita penderita gizi buruk dan diare kronis.

Dengan pemberian tempe, pertumbuhan berat badan penderita gizi buruk akan meningkat dan diare menjadi sembuh dalam waktu singkat. Pengolahan kedelai menjadi tempe akan menurunkan kadar raffinosa dan stakiosa, yaitu suatu senyawa penyebab timbulnya gejala flatulensi (kembung perut). Mutu gizi tempe yang tinggi memungkinkan penambahan tempe untuk meningkatkan mutu serealia dan umbi-umbian. Hidangan makanan sehari-hari yang terdiri dari nasi, jagung, atau tiwul akan meningkat mutu gizinya bila ditambah tempe. Sepotong tempe goreng (50 gram) sudah cukup untuk meningkatkan mutu gizi 200 g nasi. Bahan makanan campuran beras-tempe, jagung-tempe, gaplek-tempe, dalam perbandingan 7:3, sudah cukup baik untuk diberikan kepada anak balita.

 Jamur Saccharomyces  dalam tape sebagai diet therapy pencegahan jerawat

Tapai (sering dieja sebagai tape) adalah salah satu makanan tradisional Indonesia yang dihasilkan dari proses peragian (fermentasi) bahan pangan berkarbohidrat, seperti singkong dan ketan.Tapai bisa dibuat dari singkong (ubi kayu) dan hasilnya dinamakan <a title="Tapai<br />
singkong” href=”http://id.wikipedia.org/wiki/Tapai_singkong”>tapai singkong. Bila dibuat dari ketan hitam maupun ketan putih, hasilnya disebut “tapai pulut” atau “tapai ketan“. Dalam proses fermentasi tapai, digunakan beberapa jenis mikroorganisme seperti Saccharomyces cerevisiae, <a title="Saccharomycopsis fibuligera (halaman belum<br />
tersedia)” href=”http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Saccharomycopsis_fibuligera&action=edit&redlink=1″&gt;Saccharomycopsis fibuligera, Pediococcus sp., dan lain-lain. Tapai hasil fermentasi dari S. cerevisiae umumnya berbentuk semi-cair, berasa manis keasaman, mengandung alkohol, dan memiliki tekstur lengket. Umumnya, tapai diproduksi oleh industri kecil.

Fermentasi tapai dapat meningkatkan kandungan Vitamin B1 (tiamina) hingga tiga kali lipat. Vitamin ini diperlukan oleh sistem saraf, sel otot, dan <a title="Sistem<br />
pencernaan” href=”http://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_pencernaan”>sistem pencernaan agar dapat berfungsi dengan baik. Karena mengandung berbagai macam bakteri “baik” yang aman dikonsumsi, tapai dapat digolongkan sebagai sumber probiotik bagi tubuh.Cairan tapai dan tapai ketan diketahui mengandung <a title="Bakteri<br />
asam laktat” href=”http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri_asam_laktat”>bakteri asam laktat sebanyak ± satu juta per mililiter atau gramnya.Produk fermentasi ini diyakini dapat memberikan efek menyehatkan tubuh, terutama sistem pencernaan dan membersihkan jerawat pada wajah. Konsumsi tapai juga dapat mencegah terjadinya anemia karena mikroorganisme yang berperan dalam fermentasinya mampu menghasilkan vitamin B12.

 Jamur Penicillium camneberti dalam pembuatan keju sebagai kesehatan gigi

Keju berasal dari kata Inggris kuno yaitu cese dan chiese, atau dari bahasa latin caseus2. Keju terbuat dari bahan bakususu, baik susu sapi, kambing, atau kerbau. Proses pembuatannya dilakukan dengan pembentukan dadih setelah terlebih dahulu melakukan pasteurisasi terhadap susu. Pasteurisasi ditujukan untuk menghilangkan bakteri pathogen sekaligus menghilangkan bakteri pengganggu dalam proses pembuatan dadih.

Pembuatan dadih atau proses penggumpalan mulai terjadi saat ditambah starter kultur bakteri laktat. Kultur bakteri ini menyebabkan terjadinya fermentasi hingga pada pH tertentu. Enzim atau asam ditambahkan saat telah dicapai kondisi yang sesuai untuk enzim atau asam sehingga proses koagulasi tercapai. Penambahan enzim atau pun asam bertujuan untuk menurunkan pH hingga 4,5 dimana pH tersebut merupakan titik isoelektrik kasein2.

Gumpalan susu yang terbentuk di dasar alat, kemudian diambil dengan cara filtrasi. Gumpalan susu ini kemudian dipres untuk mengeluarkan whey-nya. Penambahan garam pada hasil gumpalan yang difiltrasi akan menghasilkan keju cottage. Untuk menghasilkan keju jenis lainnya, gumpalan susu yang disaring ini kemudian dipres dengan waktu yang bervariasi tergantung jenis keju yang diinginkan. Pada proses penekanan ini terjadi pula proses pematangan. Biasanya proses pematangan memakan waktu lebih kurang 10 minggu sehingga menjadi keju yang dinamakan keju keras (cheddar)2.

Pada proses pematangan ini pun dapat ditambahkan mikroba-mikroba tertentu untuk menghasilkan keju yang diinginkan. Selama proses pematangan ini banyak senyawa-senyawa khas yang dihasilkan tergantung dari bakteri yang ditambahkan. Keju Swiss yang khas dengan citarasa asam propionatnya dihasilkan oleh bakteri Propionibacterium shermani. Selain itu lubang-lubang yang dihasilkan pun terjadi karena terbentuknya gas karbon dioksida yang diproduksi selama fermentasi.

Dalam proses pembuatan keju untuk memperoleh keju biru ditambahkan dengan jamur Penicilin camemberti. Penambahan jamur selama proses pematangan ini mengakibatkan keju berurat dan warnanya menjadi biru yang khas dan ditambah sedikit garam. Keju biru ini mudah rapuh dan tidak terlalu kering.

Dr. Vida Kolahi, kepala dokter gigi di Cathedral Dental Clinic di Cardiff, Wales, dalam artikelnya di Guardian,mengatakan keju mengandung alkali, yang menetralkan asam yang tertinggal oleh makanan yang kita konsumsi. Minuman bersoda dan makanan manis seperti kue dan biskuit, terutama berasam, sehingga makan keju setelah mengonsumsinya akan menjadi efektif.

Keju cheddar adalah yang terbaik, karena mengandung level tertingi dari alkali, keju lembut seperti brie atau feta tidak akan memiliki banyak pengaruh. Tidak perlu banyak, hanya memakan sepotong kecil setelah makan adalah cara yang baik untuk meningkatkan kesehatan gigi anda dan dengan mudah, tanpa perlu meninggalkan meja makan. Tentu saja makan keju bukan pengganti sikat gigi tetapi sebagai bantuan itu bisa mendukung untuk mendapat hasil yang cepat. Tips yang lain yang diberikan Dr. Kolahi untuk semua pasien yang khawatir mengenai pewarnaan dan perubahan warna adalah minum segelas besar setelah setiap minum secangkir teh, kopi atau segelas anggur.

Jamur Saccharomyces ovale dalam pembuatan bir sebagai therapy pencegahan penyakit jantung

Bir adalah segala <a title="Minuman<br />
beralkohol” href=”http://id.wikipedia.org/wiki/Minuman_beralkohol”&gt;minuman beralkohol yang diproduksi melalui proses fermentasi bahan berpati dan tidak melalui proses penyulingan setelah fermentasi. Dalam proses fermentasi bir, digunakan beberapa mikroorganisme seperti Saccharomyces ovale dan Saccharomyces cerevisiae. Bir merupakan minuman beralkohol yang paling banyak dikonsumsi di duniadan kemungkinan yang tertua. Selain itu, bir juga adalah minuman terpopuler ketiga di dunia, di bawah air dan teh.

Proses pembuatan bir disebut brewing. Karena bahan yang digunakan untuk membuat bir berbeda antara satu tempat dan yang lain, maka karakteristik bir seperti rasa dan warna juga sangat berbeda baik jenis maupun klasifikasinya. Kadar alkohol bir biasanya berkisar antara 4-6 % abv (alcohol by volume; alkohol berdasarkan volume), meski ada pula yang serendah kurang dari 1% abv maupun yang mencapai 20% abv. Bir merupakan salah satu minuman tertua yang dibuat manusia, yaitu sejak sekitar tahun 5000 SM yang tercatat di sejarah tertulis Mesir Kuno dan Mesopotamia. Karakter bir telah berubah secara drastis sepanjang ribuan tahun. Industri pembuatan bir merupakan industri global yang sangat besar, dan sekarang ini kebanyakan dikuasai oleh konglomerat yang dibentuk dari gabungan pengusaha-pengusaha yang lebih kecil. Bir identik dengan gaya hidup tidak sehat karena konsumsi alkohol dalam jumlah besar dan merlebihan bisa merusak organ-organ dalam tubuh dan bisa membuat kecanduan. Meski mengandung alkohol, ternyata bir juga punya manfaat bagi kesehatan. Dalam takaran kecil, bir disebutkan bisa mencegah penyakit jantung.

Jamur  Neurospora sitophila dalam pembuatan oncom sebagai therapy pada pencegahan  flatulasi ( kembung perut )

Oncom adalah makanan rakyat di Indonesia yang terdiri dari dua jenis utama: oncom merah dan oncom hitam. Oncom merah terbuat dari jamur Neurospora sitophila sedangkan oncom hitam terbuat dari jamur Rhizopus oligosporus.

Oncom merah umumnya dibuat dari ampas tahu, yaitu kedelai yang telah diambil proteinnya dalam pembuatan tahu. Sedangkan oncom hitam umumnya dibuat dari bungkil kacang tanah yang kadangkala dicampur ampas (onggok) singkong atau tepung singkong, agar mempunyai tekstur yang lebih baik dan lebih lunak. Walaupun kedua bahan tersebut berupa limbah, tetapi ditinjau dari segi gizi sesungguhnya kedua bahan tersebut merupakan bahan yang padat gizi, sehingga sangat disayangkan kalau dibuang atau dijadikan pakan ternak.

Bahan baku lainnya yang diperlukan dalam pembuatan oncom adalah kapang. Kapang oncom dapat mengeluarkan enzim lipase dan protease yang aktif selama proses fermentasi dan memegang peranan penting dalam penguraian pati menjadi gula, penguraian bahan-bahan dinding sel kacang, dan penguraian lemak, serta pembentukan sedikit alkohol dan berbagai ester yang berbau sedap dan harum.

Banyak orang yang kurang menghargai oncom dibandingkan hasil olahan kacang-kacangan yang lain, seperti tahu dan tempe. Pandangan negatif tersebut muncul karena oncom terbuat dari ampas tahu atau bungkil kacang tanah. Pandangan tersebut sangatlah keliru, karena sesungguhnya oncom memiliki nilai dan mutu gizi yang baik akibat proses fermentasi. Proses fermentasi oleh kapang Neurospora sitophila dan Rhizopus oligosporus juga telah dibuktikan dapat mencegah terjadinya efek flatulensi (kembung perut). Selama proses fermentasi oncom, kapang akan menghasilkan enzim alpha-galaktosidase yang dapat menguraikan raffinosa dan stakhiosa kedelai sampai pada level yang sangat rendah, sehingga tidak berdampak pada terbentuknya gas. Pada saat pembuatan oncom, sangat penting untuk memperhatikan masalah sanitasi dan higiene untuk mencegah timbulnya pencemaran dari mikroba-mikroba lain, terutama kapang Apergillus flavus yang mampu memproduksi racun aflatoksin. Akan tetapi kita tidak perlu terlalu khawatir dengan racun aflatoksin, karena kapang Neurospora sitophila dan Rhizopus oligosporus mampu berperan sebagai penekan produksi aflatoksin. Penggunaan kapang Neurospora sitophila dalam proses fermentasi bungkil kacang tanah dapat mengurangi kandungan aflatoksin sebesar 50 persen. Sedangkan penggunaan kapang Rhizopus oligosporus dapat mengurangi aflatoksin bungkil sebesar 60 persen. Aflatoksin dihasilkan oleh Aspergillus flavus yang tumbuh pada kacang-kacangan dan biji-bijian yang sudah jelek mutunya. Untuk mencegah terbentuknya aflatoksin, sangat dianjurkan menggunakan bahan baku yang baik mutunya.

KAJIAN RELIGI

Di dalam Al-Quran secara tersirat Allah SWT telah menyiratkan akan pentingnya pengaruh lingkungan bagi kehidupan makhluk hidup yang ia ciptakan

termasuk mikroorganisme yang juga merupakan salah satu contoh makhluk hidup ciptaan Allah SWT, hal ini tersirat dalam beberapa ayat di dalam Al-Quran diantaranya dalam :

  • Al- furqon ayat 2
  • Artinya : yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu baginya dalam kekuasaan(Nya), dan Dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.
  • Pada Al Furqan yang dijelaskan adalah bahwa Allah menciptakan mahluk kecil yang bernama jamur dalam bentuk dan ukuran yang memang sudah dirancang dengan sebaiknya-baiknya. Mahluk mikroskopik yang hanya bias dilihat dengan bantuan mikroskop dan terdapat susunan yang begitu rumit didalamnya, di dalam susunan rumit itulah terdapat manfaat yang luar biasa yang Allah simpan untuk dipergunakan sebaik-baiknya. Manfaat yang bisa digunakan adalah dengan penggunaan fermentasi menggunakan jamur, sehingga dapat berguna dalam proses pengobatan.
  • Yunus ayat 101

Artinya : Katakanlah: “Perhatikanlah apa yaag ada di langit dan di bumi. Tidaklah bermanfaat tanda kekuasaan Allah dan rasul-rasul yang memberi peringatan bagi orang-orang yang tidak beriman”.

Maksud dari ayat ini yaitu bahwa kita harus pintar mengobservasi dengan teliti apa-apa yang ada dilangit dan bumi; namun  tanda-tanda kekuasaan dan kebesaran Tuhan itu, serta peringatan-peringatan para Rosul tak akan ada gunanya bagi orang-orang yang tak beriman. Tanda-tanda kekuasaan itu diartikan dengan adanya jasad renik yang biasa kita sebut dengan jamur yang membantu manusia dalam berbagai bidang. Jamur  baik itu bisa dijadikan fermentasi alcohol, tempe, oncom, tape, dan keju yang dapat digunakan sebagai pengobatan beberapa suatu penyakit

DAFTAR PUSTAKA

Syarief, R. (1 November 1999). Wacana Tempe Indonesia. Surabaya: Universitas Katolik Widya Mandala. hlm.

http://www.sehatsetiaphari.com/terapi-kolesterol-menggunakan-tempe.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Tempe

http://zhulmaycry.blogspot.com/2009/08/jamur-ragi-saccharomyces-cerevisiae.html

http://pocongkesurupan.blogspot.com/2010/01/jamur-merang-volvariella-volvacea.html

http://nni-dya-scienceshouse.blogspot.com/2011/04/penicillium-notatum.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Tapai

http://www.bumiasri.com/khasiat-keju-mebantu-kesehatan-gigi                                                                                      

http://dapurmlandhing.dagdigdug.com/2008/04/page/26/                                                                               

 http://bocareyou.blogspot.com/2009/06/fermentasi-keju.html


EFEK HASIL OLAHAN ASAM GLUTAMAT DARI BAKTERI CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM MENJADI MSG (MONOSODIUM GLUTAMATE) BAGI KEHIDUPAN

Regulasi Pembentukan Asam Glutamat

 

Salah satu tambahan lain selain pengkontrolan metabolik, sel mikroorganisme ternyata memiliki mekanisme efektif  yang selain dan penting untuk ekonomi kehidupannya, yaitu kontrol permeabilitas. Penahan permeabilitas utama adalah membran sel. Lapisan tebal sekeliling membran sel memberikan kekuatan, kecuali untuk molekul-molekul besar yang membiarkan sebagian besar aktivitas selektifnya kepada membran. Pengaturan metabolik mencegah sintesis yang berlebihan dari metabolik-metabolik dan makro molekul-makro molekul penting untuk kehidupan sel. Penahan permeabilitas membiarkan sel untuk menahan cairan pekat dari molekul-molekul yang sama dan secara sel efektif membawa nutrisi-nutrisi penting yang dibutuhkan ke dalam sel. Kondisi perubahan lingkungan melakukan kontrol yang ketat terhadap permeabilitas yang berlebihan.

Salah satu masalah dalam industri mikrobial adalah permeabilitas membran sel yang terbatas sehingga produk lebih cenderung tertahan di dalam sel. Kondisi ini akan menyebabkan segera tercapainya konsentrasi jenuh yang akan mengakibatkan hambatan umpan balik yang dapat menghentikan atau memperlambat proses pembuatan produk. Selama pertumbuhan pada glukosa, Corynebacterium glutamicum akan mengakumulasikan asam glutamate secara intraseluler sampai sel menjadi jenuh pada konsentrasi 50 mg/g bobot kering. Kemudian, diduga karena pengaturan umpan balik, akumulasi glutamate berhenti, kecuali jika penahan permebilitas diubah untuk mempermudah pengeluaran asam glutamat. Perubahan permeabilitas ke arah yang lebih permeable tersebut dapat dilakukan dengan pembatasan biotin di medium dan penambahan penisilin atau turunan-turunan asam lemak pada fase logaritmik.

Suatu peningkatan permeabilitas membrane bakteri dapat menyebabkan produksi asam glutamat yang tinggi. Sampai sejauh ini asam glutamat adalah asam amino yang paling komersial untuk memproduksi monosodium glutamat (MSG) sebagai penyedap rasa.Produksi dunia MSG hanya dihasilkan melalui teknik fermentasi. Banyak genus yang dapat menghasilkan asam glutamat yang tinggi misalnya Micrococcus, Corynebacterium, Brevibacterium dan Micobacterium. Jalur utama produksi asam glutamat dari glukosa adalah melalui jalur Embden-Meyerhof dan langkah-langkah awal siklus Krebs seperti yang diperlihatkan dalam gambar berikut ini:

a-ketoglutarat yang secara normal diubah menjadi suksinilkoenzim A, secara reduksi dideaminasi menjadi glutamat oleh glutamat dehydrogenase. Selama pertumbuhan pada glukosa mikroorganisme produsen asam glutamate mengakumulasikan glutamate secara intraseluler sampai sel menjadi jenuh pada konsentrasi 50 mg/g bobot kering, kemudian diduga karena pengaturan umpan balik, maka akumulasi glutamat akan terhenti, kecuali jika penahan permeabilitas diubah untuk mempermudah pengeluaran asam amino. Modifikasi permeabilitas ini dipengaruhi oleh keterbatasan biotin atau melalui penambahan bahan-bahan seperti penisilin atau turunan-turunan asam lemak. Penambahan penisilin selama fase logaritmik mengurangi ekspresi glutamat, dan konsentrasi intraseluler asam amino dengan cepat menurun menjadi 5 mg/g sel. Sel kemudian melanjutkan produksi selama 40-50 jam, selama ini tidak terjadi lisis pada sel. Peningkatan permeabilitas glutamat nampaknya hanya terjadi di bagian luar saja. Sel penghasil glutamat (defisiensi biotin) mengambil glutamat eksternal pada kecepatan 10% dari kecepatan sel normal.

Biotin mengontrol permeabilitas melalui peranannya pada sintesis asam lemak. Defisiensi biotin (seperti halnya dengan penambahan turunan asam lemak atau penisilin) menyebabkan perubahan yang nyata pada komposisi lemak pembungkus sel produse rglutamat. Hasil kunci defisiensi seperti ini menimbulkan juga defisiensi fosfolipida pada membran. Konsentrasi biotin yang umum digunakan adalah 1 dan 5 mg biotin per liter medium fermetasi. Suatu peningkatan dosis menjadi 15mg/1 akan meningkatkan kecepatan pertumbuhan dan secara praktis mengeliminasi sekresi glutamat.

Jika penisilin atau turunan asam lemak akan digunakan sebagai mekanisme pemacu, maka pemberiannya harus dilakukan pada fase logaritmik. Meskipun penisilin tidak menghambat sintesis fosfolipida, penambahannya pada medium fermentasi akan menghasilkan suatu ekskresi fosfolipida yang cepat. Auksotropik gliserol juga dapat digunakan untuk memproduksi glutamat. Seperti halnya biotin, suatu dosis batas tumbuh gliserol juga harus diberikan agar membrane sel memberikan permeabilitas yang tepat. Glutamat oleh strain-strain special juga dapat diproduksi dari sumber-sumber karbon lain selain glukosa. Hasil produksi glutamate dari etanol dapat mencapai jumlah 60g/liter (sekitar 66% hasil teoritis yang didasarkan pada etanol yang dikonsumsi), sedangkan strain-strain pencerna hidrokarbon menghasilkan glutamat 80% g/liter.Asam-asam organic seperti asetat juga sering digunakan dalam skala komersial dan menghasilkan sekitar 90 gram glutamat per liter. Bahkan suatu senyawa setoksik asam benzoate ternyata secara efisien dapat diubah menjadi glutamate dengan hasil 80 gram perliter.

Mikroorganisme yang mengkonservasikan hidrokarbon menjadi glutamat bersifat unik, karena mereka tidak membutuhkan biotin. Defisiensi biotin tidak menyebabkan kesulitan dalam mengkonversi karena n-parafin (hidrokarbon) dapat dipecah menjadi asam-asam lemak. Proses ini memotong kedudukan aksi biotin yang merupakan langkah pertama pada biosintesis asam lemak. Pada proses konvensi hidrokarbon, produksi glutamate dirangsang oleh penambahan penisilin.

Produksi glutamate dengan menggunakan strain Corynebacterium glutamicum dan Brevibacterium  flavum, harus dilaksanakan dengan konsentrasi biotin yang tinggi. Jika keterediaan biotin dibatasi, maka glutamat yang dihasilkan kurang mencapai sasaran yang diinginkan. Hal yang sama akan terjadi jika penisilin ditambahkan pada auksotrop yang tumbuh pada konsentrasi biotin yang tinggi, maka glutamat yang dihasilkan juga dan tinggi pula, sebab dari produksi ini terjadi asimilasi nitrogen melalui aminasi a-ketoglutarat ke glutamat yang dikatalisasi oleh glutamat dehidrogenase. Jadi nitrogen aspartat, lisin, asam-asam amino lainnya diperoleh dari glutamate melalui proses transaminasi. Jika mekanisme permeabilitas diubah dengan membatasi biotin atau dengan menambahkan penisilin, maka glutamate menghilang dari sel dan selanjutnya tidak dapat lagi bertindak sebagai prekursor asam-asam amino lainnya.

Produksi Asam Glutamat

 

Pembentukan asam glutamate dapat dilakukan dengan menggunakan Micrococcus glutamicum yang kemudian lebih dikenal dengan nama Corynebacterium glutamicum. Reaksi yang terjadi dalam produksi asam glutamate adalah sebagai berikut: 1) metabolisme glukosa melalui jalur EMP (Embden Meyerhof Partnas) dan HMS (Hexosa Monophosphat Shunt), 2) pada laju aerasi yang rendah, jalur EMP lebih dominan sehingga asam laktat lebih terakumulasi jika dibandingkan daripada asam glutamate, 3) dengan udara cepat, system HMS akan dominan sehingga asam glutamate akan terakumulasi. Setelah asam glutamate terbentuk, maka mikroorganisme hanya mempunyai sedikit kemampuan untuk menguraikan produk yang terjadi.

Pada system HMS, glukosa dioksidasi menjadi glukonat. Dari 6-phosphoglukonat dan ribose 5-phosphat terbentuklah piruvat dan asetat. Mikroorganisme ini tidak dapat mensintesis asam glutamatdari piruvat dan laktat., tetapi dapat memproduksi asam glutamate dari malat dan sitrat. Malat dihasilkan dari reaksi enzim, karena asam dengan 4 karbon dibutuhkan untuk pembentukannya. Asam sitrat dibentuk dari asetat dan oksalat, kemudian dioksidasi menjadi asam glutamate melalui NADP-dehidrogenase khusus, misalnya isositrat dehidrogenase dan L-glutamat dehidrogenase yang terhadap dalam ion ammonium. Selain mikroorganisme tersebut di atas, asam glutamate dapat diproduksi oleh Brevibacterium circulars, B. megaterium, B. cercus, B. divanicatum, B. flavum, B. laktofermantum, dan lain sebagainya.

  • Proses Pembuatan

Proses pembuatan MSG dalam skala industri berkembang dengan pesat setelah penemuan Corynebacterium glutamicum. Setelah tahun 1962 Jepang menemukan Brevibacterium flavum, dan Brevibacterium laktofermantum yang kini banyak digunakan. Pertama-tama biakan liofil yang telah diinokulasikan ke dalam tabung kolben berisi medium prastarter diinkubasi selama 16 jam pada 310C. Biakan prastarter setelah itu dapat  diinokulasikan ke dalam medium tangki starter. Penurunan pH akibat terbentuknya asam pada proses pembuatan prastarter tidak diinginkan, karena akan merubah pola pertumbuhan. Oleh karena itu untuk mencegah agar pH tidak turun lebih rendah dari 7. Untuk itu ke dalam labu prastarter perlu dimasukkan CaCO3 sebanyak 3%. Di dalam tangki pembibitan, penggunaan CaCO3 tidaklah mungkin karena akan menimbulkan efek samping berupa kerak dan endapan, dan juga akan mempengaruhi pertumbuhan dari mikroorganisme. Untuk mencegah turunnya pH dan menggantikan fungsi CaCO3, maka ke dalam tangki pembibitan dimasukkan urea. Nilai pH yang tertinggi yang terjadi akibat peruraian urea diharapkan tidak lebih dari 7,4, karena pH optimum untuk B. flavum adalah 7,0, sedangkan pH terendah diharapkan tidak kurang dari 6,8.

  • Kristalisasi Monosodium Glutamat

Kristal murni asam glutamate yang berasal dari proses pemurnian asam glutamate digunakan sebagai dasar penggunaan MSG. Asam glutamat yang dipakai dalam proses ini harus mempunyai kemurnian lebih besar dari 95% sehingga bisa didapatkan MSG yang berkualitas baik. Untuk mengubah asam glutamate menjadi MSG, Kristal tersebut dilarutkan dalam air sambil dinetralkan dengan NaOH atau NaHCO3  sampai pH menjadi 6,6-7. Pada keadaan ini asam glutamate sudah bereaksi dengan Na+ dan membentuk larutan MSG. larutan ini mempunyai derajad kekentalan sekitar 26-28OBE pada suhu 30OC dengan konsentrasi MSG antara 52-55 g/l larutan. Untuk lebih menjernihkan cairan MSG yang berwarna kuning jernih dan juga untuk menyerap kotoran lainnya ke dalam cairan ini ditambahkan arang aktif sebanyak 5% b/v. kemudian diaduk dan didiamkan selama 1 jam untuk lebih menyempurnakan proses penyerapan warna dan impurity lainnya. Arang aktif ini akan bekerja lebih baik pada pH di bawah netral. Hal ini dikarenakan pH larutan asam glutamate yang dinetralkan ini diatur di bawah pH netral. Cairan berisi arang aktif dan MSG ini kemudian disaring dengan menggunakan vakum filter dan menghasilkan filtrat serta cake yang berisi arang aktif dan impurity lainnya. Jika kekeruhan dan warna dari filtrat tersebut sudah sesuai dengan yang diinginkan, maka cairan ini bisa dikristalkan. Kristalisator hampa udara banyak digunakan untuk pengkristalan ini. Setelah cairan MSG tersebut memiliki kekentalan 26OBE, larutan ini kemudian diuapkan pada kondisi vakum 64 cmHg atau setara dengan temperatur didih 60OC. Pemekatan dilakukan sampai konsentrasi 68-69 g MSG / liter larutan. Karena cairan sudah mencapai fase jenuh, maka pemberian umpan akan menyebabkan terbentuknya MSG. Umpan yang diberikan sekitar 2%. Inti kristal yang terbentuk ini secara perlahan-lahan akan diikuti dengan pemekatan larutan sehingga diperoleh kristal yang lebih besar. Proses kristalisasi ini berlangsung sekitar 14 jam.

Kristal MSG yang dihasilkan dari proses ini dipisahkan dengan metode sentrifugasi dari cairannya. Filtrat hasil penyaringan dikembalikan pada proses pemucatan. Kristal MSG yang dihasilkan setelah disaring kemudian dikeringkan dengan uap panas dalam lorong pengering, kemudian diayak dengan ayakan bertingkat sehingga didapat tiga ukuran kristal, yaitu LLC (Long Large Crystal), LC (Long Crystal), dan RC (Regular Crystal). Sedangkan Fine Crystal yang merupakan kristal sangat kecil dikembalikan pada proses sebagai umpan balik. Hasil MSG yang sudah diayak dalam bentuk kering tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam karung plastik berukuran 50 Kg atau sesuai dengan yang diiinginkan untuk kemudian disimpan sementara dalam gudang  penyimpanan sebelum digunakan untuk keperluan dan tujuan yang lainnya (Budiyanto, 2003).

Dampak Penggunaan MSG (Monosodium Glutamat) Bagi Kehidupan

 

            Sejak ditemukan pertama kali pada tahun 1908 oleh ilmuwan Jepang yang bernama Dr. Kikanae Ikeda, monosodium glutamat (MSG) telah berkembang menjadi salah satu zat aditif makanan yang paling populer di seluruh dunia. Selain MSG, ada penyedap rasa lain yang digunakan oleh industri makanan seperti disodium inosinat (IMP) dan disodium guanilat (GMP). Namun hanya MSG sajalah yang paling disukai orang karena kemurahan dan keefektifannya dalam menguatkan rasa. MSG digunakan di seluruh dunia pada hampir semua jenis sayuran, kaldu dan lauk-pauk. MSG juga hadir dalam berbagai makanan olahan seperti daging kalengan dan daging olahan beku, saus tomat, mayones, kecap, sosis, makanan ringan, beberapa produk olahan keju, bumbu mie instan, dan lain-lain. Penggunaan MSG kadang-kadang tersembunyi di balik label makanan dengan nama yang berbeda. Jika Anda melihat penyedap rasa alami, protein hidrolisat dan rempah-rempah dalam label makanan Anda, bukan berarti di dalamnya tidak ada MSG. Justru di situlah sebenarnya MSG itu sembunyi, hanya saja namanya diubah agar tidak ada orang yang mengetahuinya.

Banyak sekali kontroversi mengenai penggunaan MSG ini. Ada yang menyatakan bahwa MSG itu tidak berbahaya bagi tubuh, namun tidak sedikit pula yang menentang hal itu dan menyatakan bahwa MSG sangat berbahaya bagi tubuh manusia, bahkan dalam kurun waktu yang cukup lama dapat menyebabkan kematian.

MSG adalah bubuk putih yang cepat larut dalam air atau air liur. Setelah larut, MSG terurai menjadi natrium dan glutamat. Glutamat adalah asam amino nonesensial yang ditemukan di hampir semua protein. Di Amerika Serikat, MSG termasuk dalam daftar bahan makanan yang aman menurut Food and Drug Administration. Selain itu, Komite Ilmiah Uni Eropa juga menilai bahwa MSG merupakan zat makanan yang aman untuk dikonsumsi oleh manusia. Di Jepang sebagai negara penemu MSG pertama kali mengatakan bahwa MSG adalah zat aditif pada makanan yang boleh digunakan tanpa pembatasan tertentu. Bahkan di negara kita Indonesia sendiripun, MSG termasuk bahan makanan yang dianggap aman oleh BPOM (Badan Pengawas Obat dan Makanan) hal ini disampaikan sendiri secara langsung oleh kepala BPOM Ibu Husniah Rubiana Thamrin, dalam rapat dengan Komisi IX DPR RI, Rabu 25 Mei 2009. Micin, MSG, penyedap rasa, ataupun sejenisnya merupakan bahan makanan yang aman dikonsumsi oleh masyarakat. Asosiasi pangan dunia juga telah menguji kalau efek negatif yang selama ini beredar di masyarakat tentang penggunaan micin tidak terbukti.

Namun dapat diduga, baik berdasarkan pengalaman (tidak berlandaskan ilmiah) maupun penelitian (berlandaskan ilmiah), MSG tetap saja berefek buruk terhadap kesehatan, meskipun sebetulnya ada beberapa manfaat dari MSG itu sendiri. Tapi manfaat dari MSG itupun kurang terlihat menonjol dibandingkan dengan dampak negatif yang ditimbulkan. Glutamat diperlukan oleh tubuh dalam jumlah yang sangat kecil, itupun bisa didapatkan dari sayur-sayuran yang kita makan atau yang biasa disebut dengan glutamat natural. Glutamat natural dapat berfungsi sebagai neurotransmitter yaitu zat kimia yang digunakan untuk melancarkan komunikasi diantara sel-sel otak atau dapat mempengaruhi sinyal saraf pada neuron-neron tertentu. Tapi MSG buatan yang dibuat oleh manusia kandungan asam glutamatnya terlalu tinggi atau berlebih, sehingga dapat menimbulkan dampak negatif.

Berbeda dengan badan pengawas makanan, menurut Russell Blaylock, penulis buku Excitotoxins – The Taste That Kills, MSG adalah excitotoxin yaitu zat kimia yang merangsang dan dapat mematikan sel-sel otak. Blaylock juga menyatakan bahwa MSG dapat memperburuk gangguan saraf degeneratif seperti Alzheimer yaitu merupakan sejenis sindrom dengan perkembangan (apoptosis) sel-sel otak pda saat yang hampir bersamaan, sehingga otak tampak mengerut dan mengecil, penyakit Parkinson, Autisme, serta ADD (Attention Deficit Disorder).

Berikut adalah beberapa efek samping dan gangguan spesifik yang berhubungan dengan MSG menurut Blaylock :

  • Kejang
  • Mual
  • Alergi
  • Ruam
  • Serangan asma
  • Sakit kepala
  • Mulut terasa kering
  • Hilang ingatan

Reaksi terhadap MSG dapat terjadi kapan saja, dari mulai segera setelah mengkonsumsi MSG sampai beberapa hari kemudian. Anak-anak lebih rentan terhadap efek negatifnya dibandingkan orang dewasa.

Banyak sekali penelitian yang penyatakan dampak buruk MSG bagi kesehatan, tidak hanya bagi manusia, numun juga bagi hewan percobaan. Pada awal tahun 1950, studi-studi melaporkan dampak yang signifikan dari paparan MSG terhadap mamalia. Jika tikus yang baru lahir diekspose dengan MSG, maka neuron-neuron pada lapisan dalam retina mata mereka akan mati. Selain itu, bagian tertentu di otak termasuk hypothalamus, juga ikut mengalami kerusakan. Jika dibandingkan dengan tikus, menurut peneliti, manusia 5-6 kali lebih sensitif terhadap penggunaan MSG. Para peneliti juga menyatakan kalau tikus merupakan model terbaik untuk melihat hubungan antara obesitas dan MSG. Menurut para peneliti, MSG merupakan pemicu obesitas, diabetes tipe 2 serta sindrom metabolik x pada tikus. Bukti menunjukkan kalau MSG mengganggu hubungan endokrin antara meta-thermoregulatory modulators seperti neuropeptida dan leptin dan target mereka, brown fat. MSG mengurangi thermogenicity brom fat sambil menekan asupan makanan. Artinya, MSG akan dapat membuat manusia menjadi obesitas bahkan meski sudah mengurangi asupan kalori dalam tubuh.

Masalah-masalah kesehatan yang dihubungkan dengan pemakaian MSG adalah sebagai berikut:

  • Kanker. MSG di dalam bumbu-bumbu penyedap rasa, apabila dipanaskan ketika dicampur dengan masakan tumisan, maka MSG akan pecah menjadi 2 zat baru yakni Glutamic Pyrolised -1 (Glu-P-1) dan Glu-P-2. Kedua zat ini bersifat mutagenik dan karsinogenik, yang berarti pencetus kanker. Belum banyak penelitian yang mengungkapkan hal serupa. DNA yang secara konstan di bombardir dengan radikal bebas, lama-kelamaan bisa memicu aktifnya sel kanker, terutama kalau kita mempunyai riwayat kanker. Apabila sel kanker sudah aktif, maka penyakit kanker tidak bisa dihindari lagi. MSG juga meningkatkan risiko dan kecepatan pertumbuhan sel-sel kanker. Ketika konsumsi glutamat ditingkatkan, kanker tumbuh dengan cepat, dan kemudian ketika glutamat diblokir, secara dramatis pertumbuhan kanker melambat. Para peneliti telah melakukan beberapa eksperimen di mana mereka menggunakan pemblokir glutamat yang dikombinasi dengan pengobatan konvensional, seperti kemoterapi, dan hasilnya sangat baik. Pemblokiran glutamat secara signifikan meningkatkan efektivitas obat-obat anti kanker.
  • Sindrom Restoran Cina (Chinese Restaurant Syndrome). Sindrom ini adalah kumpulan-kumpulan gejala seperti rasa haus, pusing, tubuh kejang dan takikardi (jantung berdebar-debar). Sindrom ini tidak didasarkan pada sebuah penelitian yang baik secara ilmiah karena hanya merupakan sebuah tulisan mengenai pengalaman pribadi Dr. Kwok tentang gejala yang dialaminya seusai makan makanan cina yang ber-MSG.
  • Adiktif. Adiktif atau zat yang membuat ketagihan diduga terdapat dalam MSG. Kebanyakan orang obesitas menyukai snack yang mengandung MSG, sehingga memperberat derajat kelebihan berat badan orang tersebut. Namun, belum ada penelitian secara molekuler akan dampak MSG ini.
  • Hipertensi. Kandungan natrium di dalam MSG beserta sifat adiktif yang dianggap ada pada MSG, diduga sebagai salah satu penyebab hipertensi (tekanan darah tinggi).
  • Kerusakan retina. Retina adalah suatu lapisan pada mata yang berfungsi menerima cahaya sebelum diteruskan ke otak untuk diterjemahkan sebagai suatu objek penglihatan. Berbagai studi telah dilakukan tentang kerusakan retina akibat penggunaan MSG. MSG dalam dosis tertentu diketahui dapat merusak neuron-neuron (sel-sel saraf) pada lapisan dalam retina mata. MSG juga dapat menghancurkan reseptor pada sel-sel di retina dan menurunkan kemampuan syaraf untuk menerjemahkan sinyal yang diberikan, sehingga dapat menyebabkan kebutaan pada mata.
  • Kerusakan hipotalamus dan struktur otak lain, sakit kepala (magrain) memperberat keadaan autisme dan hiperaktifitas, memperberat serangan asma, dan mencetuskan alergi. Namun, belum ada penelitian yang mendalam tentang dampak-dampak ini.
  • Ketergantungan. Jika kita terlalu sering mengkonsumsi makanan dengan MSG maka akan membuat indera perasa kita menjadi kebal, sehingga membuat kita merasa ketagihan untuk mengkonsumsinya.

Selain dampak negatif yang di sebutkan di atas, berdasarkan hasil studi yang dilakukan FDA (Food and Drug Administration)tahun 1995, konsumsi MSG bisa menimbulkan efek samping berupa:

  • Rasa terbakar di bagian belakang leher, lengan depan dan dada
  • Rasa kaku pada bagian belakang leher, yang akan menjalar ke lengan dan punggung
  • Rasa nyeri, hangat dan lemah pada wajah, pusat, punggung atas, leher dan lengan
  • Muka terasa tegang
  • Sakit di dada
  • Sakit kepala
  • Mempercepat detak jantung
  • Kesulitan bernapas
  • Mengantuk
  • Lemah dan lelah

Kabar mengenai monosodium glutamat (MSG) sebagai bahan penyedap kembali mencuat. Hal ini dipelopori oleh Public Interest Research and Advocacy Center (PIRAC) yang mempersoalkan kandungan monosodium glutamat alias vetsin dalam makanan ringan yang biasa dikonsumsi anak-anak. Menurut lembaga swadaya masyarakat ini, banyak makanan ringan dalam kemasan tak mencantumkan kandungan MSG yang bisa mengancam kesehatan anak.

Kata Nurhasan, peneliti di PIRAC, lembaganya meneliti 13 merek makanan snack sejak Juni hingga Juli 2003. Dari 13 merek itu, ternyata sebanyak tujuh merek tak menyebutkan adanya MSG dalam kemasannya. Ketujuh merek itu adalah Chiki, Chitato, Cheetos, Taro Snack, Smax, Golden Horn, dan Anak Mas. Padahal, sesuai dengan Undang-Undang Perlindungan Konsumen Tahun 1999 dan Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 722 Tahun 1988 tentang bahan tambahan makanan, kandungan MSG dalam makanan harus disebutkan.

Sementara itu, enam merek makanan ringan lainnya memang menyatakan adanya kandungan MSG. Tapi, menurut Nurhasan, berapa gram kandungan MSG ini tak disebutkan secara tegas. Hal ini tentu tak sejalan pula dengan prinsip kejelasan bagi konsumen. Dari hasil penelitian itu pula, PIRAC memperoleh persentase kandungan MSG dalam makanan snack yang dimaksud. Tiga makanan ringan, yakni bermerek Cheetos, Chitato, dan Twistko, ternyata mengandung MSG lebih dari 1%. Bayangkan, bila seorang anak memakan sampai 100 gram snack berkadar 1,02% MSG, berarti si anak telah mengonsumsi MSG sebanyak 1,02 gram.

Tapi, berapa gram persisnya konsumsi MSG yang bisa membahayakan kesehatan anak, Nurhasan mengaku tak bisa memastikan. Hitung-hitungan ini memerlukan penelitian khusus.. Masalahnya, hingga sekarang belum ada penelitian klinis tentang dampak MSG terhadap kesehatan manusia. Boleh jadi ini karena kendala etis penelitian yang tak membolehkan manusia dijadikan kelinci percobaan. Kalau di bidang obat-obatan, penelitian klinis masih memungkinkan.

Yang jelas, Nurhasan menyodorkan referensi berdasarkan rekomendasi Badan Pengawas Obat dan Makanan di Amerika Serikat. Menurut institusi ini, batas aman MSG yang bisa dikonsumsi adalah di bawah dua gram. Kalau sudah dua gram sampai tiga gram, sebagaimana hasil penelitian lembaga itu pada tahun 1995, MSG bisa menimbulkan alergi. Dan, bila sampai mengonsumsi lima gram MSG, ini bisa membahayakan orang yang menderita penyakit asma.

Dulu, pada tahun 1975, Institut Pertanian Bogor pernah meneliti efek MSG terhadap ayam. Hasilnya, unggas itu mati setelah mengonsumsi makanan yang mengandung MSG. Menurut Nurhasan, efek negatif ini bisa dianalogikan dengan kasus Chinese Restaurant Syndrome. Dalam kasus ini, seorang dokter di Amerika makan di sebuah restoran Cina pada tahun 1969. Sekitar 20 menit kemudian, dia merasa mual, pusing, dan kemudian muntah-muntah. Sindrom atau kumpulan gejala ini terjadi lantaran makanan Cina mengandung banyak MSG. Ini berarti pula, mengonsumsi MSG tergolong berisiko, ujar Nurhasan. Karena itulah, kata Nurhasan lagi, PIRAC meminta agar pemerintah melalui Departemen Kesehatan membuat peringatan bahwa mengonsumsi MSG lebih dari satu gram adalah berbahaya. Hal ini sesuai dengan rekomendasi Badan Pengawas Obat dan Makanan di Amerika Serikat, yang menyebutkan bahwa batas aman MSG adalah di bawah dua gram.

Selama ini, yang digunakan selalu patokan dari Peraturan Menteri Kesehatan Nomor 722 Tahun 1988 tentang Bahan Tambahan Makanan, yang hanya menyatakan bahwa pemakaian MSG secukupnya. Tak bisa hanya dikatakan secukupnya. Harus ditegaskan juga batas amannya dalam satuan gram atau miligram, tutur Nurhasan menambahkan.

Ternyata, hasil penelitian sekaligus pendapat PIRAC itu langsung diprotes keras oleh Sunarto Prawiro Sujanto, Ketua Persatuan Pabrik MSG dan Glutamic Acid Indonesia. Pernyataan PIRAC itu omong kosong dan penelitiannya bohong. Menurut Sunarto Badan Pengawas Obat dan Makanan di Amerika Serikat sudah secara resmi menyatakan MSG aman. MSG beredar di Amerika dan tak merugikan kesehatan konsumen.

Sunarto juga mengkritik hasil penelitian PIRAC tentang kadar MSG dalam berbagai merek makanan ringan. Menurut PIRAC, kandungan MSG yang dimaksud antara 0,46% dan 1,02%. Kalau benar kandungannya sebesar itu , berarti sebungkus makanan snack yang beratnya antara 14 dan 20 gram hanya mengandung MSG antara 64,4 miligram hingga 204 miligram. Tapi, PIRAC mengatakan bahwa makanan ringan tersebut seberat 200 gram berarti jumlah MSG-nya adalah 0,92 gram sampai 2,04 gram. Tak ada makanan ringan seberat 200 gram.

Di Amerika pun, snack dalam kemasan kaleng hanya seberat 180 gram artinya tak sampai 200 gram. Di kalengnya memang disebutkan adanya kandungan MSG, tapi tak dicantumkan kadar kandungannya. Sebab, tak ada aturan yang mengharuskan itu. Peraturan Pemerintah Nomor 69 Tahun 1999 juga tak mengharuskan disebutkannya kandungan MSG. Bahkan menurut Surat Keputusan Menteri Kesehatan Nomor 235 Tahun 1979, MSG atau vetsin boleh dipakai, asalkan secukupnya. Itu semua membuktikan bahwa MSG memang aman untuk dikonsumsi.

Sunarto tak lupa memprotes kalangan dokter yang acap mengatakan bahwa MSG berbahaya. Omong kosong kalau ada orang sakit karena makan MSG. Lagi pula, sampai saat ini belum ada penelitian yang bisa membuktikan bahaya yang dimaksud. Pernah bagian Farmakologi Fakultas Kedokteran Universitas Gajah Mada melakukan penelitian serius tentang efek MSG. Penelitian ini dibantu oleh Departemen of Mathematical Sciences, Faculty of Business and Technology, University of Western Sydney, Australia.

Hasilnya sebagaimana dipresentasikan di Italia pada 12-14 Oktober 1998, ternyata tak ditemukan gejala gangguan kesehatan pada orang-orang sehat yang makanannya ditambah MSG sampai tiga gram pada setiap porsinya. Tekanan darah, kecepatan denyut nadi, dan pernapasan pada kelompok sampel orang-orang yang diberi MSG antara 1,5 sampai 3 gram juga tak berbeda nyata dengan mereka yang diberi makanan tanpa MSG. Atas dasar tersebut, batasan kandungan MSG yang bisa dikonsumsi tak perlu dicantumkan. Berbagai makanan ringan itu pun paling banyak kandungan MSG-nya 0,004%. Kalau terlalu banyak, rasanya asin, sehingga tidak laku dijual.

Hal senada juga diutarakan Ketua Badan POM, Sampurno. Menurutnya, makanan ringan yang diteliti PIRAC itu aman untuk dikonsumsi. Badan Kesehatan Dunia (WHO) juga menyatakan bahwa MSG aman bagi kesehatan. Tentu saja bahan ini tak boleh sampai dikonsumsi oleh bayi, terutama yang masih berusia di bawah tiga bulan. Kendati demikian, Sampurno sependapat bila kandungan MSG harus dicantumkan di label kemasan makanan. Kita tahu MSG berfungsi untuk menyedapkan rasa pada makanan dan sudah tentu makanan yang diberi MSG memiliki rasa yang ekstra sedap. Junk food adalah contoh makanan yang kandungan MSG-nya banyak.

MSG juga banyak ditemukan pada makanan instant yang sering dibeli. Apabila ingin membeli makanan instant perlu lihat juga zat-zat yang terkandung di dalamnya,  seperti contoh zat-zat Glutamate (vetsin), Glutamic Acid (asam glutamate), Calcium caseinate, Sodium caseinate, Yeast nutrient, Hydrolyzed protein (protein apapun yang dihidrolistis), Gelatin. Jika zat-zat tersebut terdapat pada makanan instant yang dibeli maka  bisa dipastikan makanan tersebut mengandung MSG juga. Perlu diperhatikan juga untuk makanan instant yang berlabel “bebas MSG”, lihat kandungan garam yang tercantum didaftar nutrisi makanan instant tersebut, apakah dalam kadar garamnya tinggi atau tidak. Jika kandungan kadar garamnya tinggi itu sama artinya dengan mengkonsumsi MSG.

Kalau terpaksa harus mengkonsumsi makanan yang menggandung MSG tapi lebih baik dihindari, sebaiknya konsumsi terlebih dahulu sayur-sayuran atau buah-buahan (beserta kulitnya) karena sayur dan buah mengandung serat yang dapat mengganggu proses penyerapan bahan makanan seperti MSG sehingga MSG yang kita konsumsi bisa diminimalkan penyerapannya oleh tubuh.

Selama ini yang diketahui hanya MSG adalah zat yang sangat berbahaya untuk tubuh apabila di konsumsi secara berlebihan, berikut adalah pengetahuan lain seputar MSG yang selama ini belum jarang diketahui :

  • ± 30 sampai 40 % manusia mengalami efek buruk setelah mengkonsumsi MSG
  • Glutamat natural juga terdapat pada sayur-sayuran dan glutamate natural ini juga bermanfaat untuk tubuh dengan jumlah yang sedikit tentunya. Fungsi glutamate natural adalah sebagai neurotransmitter yaitu zat kimia yang digunakan untuk melancarkan komunikasi diantara sel-sel otak. Tetapi MSG buatan manusia mempunyai glutamate yang jauh lebih tinggi disbanding dengan yang ada di sayuran
  • MSG yang terdapat dalam makanan jumlahnya terus meningkat dua kali lipat setiap sepuluh tahun sejak tahun 1945
  • Aspartame dan L-cysteine merupakan 2 zat yang dapat menyebabkan kerusakan seperti MSG, tetapi Aspartame akan berbahaya apabila dicampur air panas dengan suhu 60° C

Meskipun telah banyak orang yang bekerja keras untuk mengetahui dampak-dampak yang mungkin ditimbulkan dari penggunaan MSG, sebaiknya lebih bijak untuk mempelajari secara aktual tentang MSG ini agar tidak hanya mengetahui dampak-dampak yang ditimbulkan saja tetapi juga manfaat apa yang didapat dari penggunaan MSG sehari-hari. Misalnya, suatu hari mendatang mengetahui dampak buruk dari penggunaan MSG, sebaiknya menghindari pemakaian atau penggunaaannya dalam makanan sehari-hari, tetapi apabila justru mengetahui banyak manfaat yang didapat dari penggunaan MSG, sebaiknya menggunakannya dengan bijak (sesuai batas-batas yang ditentukan oleh ahli kesehatan mendatang).

Dengan menghindari atau membatasi penggunaan MSG dalam makanan mungkin menjadi alternatif yang terbaik dalam menyikapi pro dan kontra tentang dampak dari MSG ini. Memakan makanan dalam bentuknya yang paling alami. Bagaimanapun, tubuh tidak diciptakan untuk menyerap dan memanfaatkan zat sintetis buatan manusia. Tubuh hanya diciptakan untuk mencerna makanan buatan alam. Makanan yang paling baik bagi tubuh adalah makanan yang berasal dari buatan alam, tentu saja dengan cara pengolahan makanan yang baik apalagi bahan makanan itu terbebas dari segala zat yang berbahaya bagi tubuh, seperti dalam bahan makanan organik.

Kajian Religi

            Semakin maju teknologi, membuat banyak sekali temuan-temuan yang dapat kita lihat saat ini, berbagai macam temuan itu memudahkan kehidupan kita. Pemanfaatan metabolisme bakteri juga berkat kemajuan teknologi yang sangat bermanfaat sekali bagi kehidupan kita. Salah satunya pemanfaatan metabolisme bakteri dalam bidang pangan. Hasil metabolisme asam glutamat yang dijadikan bahan baku pembuatan MSG yang membuat makanan kita jadi tidak hambar lagi, jadi lebih terasa nikmat.

Artinya: “(yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka” (Al- Imran: 191).

Dalam surat Al-Imran ini menjelaskan bahwa segala sesuatu yang di ciptakan oleh Allah SWT di muka bumi ini dari hal terkecil sampai hal terbesar mempunyai maksud dan tujuan untuk kehidupan manusia di muka bumi. Oleh karenanya kita juga harus meneliti manfaat dari makhluk hidup ciptaan Allah yang lain agar dapat dimanfaatkan. Orang yang selalu mengingat Allah maka dia akan selalu diberi petunjuk oleh Allah. Pemanfaatan bakteri agar dapat menghasilkan asam glutamat ini juga merupakkan suatu petunjuk dari Allah agar kita selalu harus berpikir tentang kekuasaan serta kebesaran Allah menciptakan ini semua.

Sekalipun kita telah bisa memanfaatkan segala jenis makhluk hidup atau tak hidup di dunia ini untuk kesejahteraan kita, kita juga tidak boleh melupakan dampak apa saja yang akan ditimbulkan oleh adanya penemuan tersebut, baik itu dampak negatif maupun positif. Agar keseimbangan dalam hidup ini tetap terjaga.

Artinya:  “Hai sekalian manusia, makanlah yang halal lagi baik dari apa yang terdapat di bumi, dan janganlah kamu mengikuti langkah-langkah syaitan; karena sesungguhnya syaitan itu adalah musuh yang nyata bagimu” (Al-Baqarah: 168).

Dari ayat di atas, dapat dijelaskan bahwa kita harus makan  makanan yang halal, bila makanan tersebut halal, makanan itu pasti baik, baik tidak hanya sekedar dalam konsep religi, tapi baik juga bisa dalam konsep kesehatan. Islam sangat peduli dengan umatnya, mulai dari hal terkecil seperti makanan yang dimakan. Oleh karenanya kita juga harus tetap menjaga apa yang telah ditetapkan oleh Allah. Bila kita mau mengikuti perintah-perintah Allah, semua yang baik-baik pasti akan datang kepada kita. Seperti masalah di atas, bila kita makan makanan yang halal lagi baik, kita akan tetap sehat dan terbebas dari berbagai macam jenis penyakit. Ayat yang menyatakan tentang perintah Allah untuk makan makanan yang baik juga bisa ditemukan di ayat serta surat lainnya seperti Al Maidah 88, Al An’aam 114, serta surat Al Mu’minuun 51. Ini membuktikan bahwa Islam sangat serius memperhatikan masalah-masalah kesehatan umatnya, sebab kesehatan juga dapat mempengaruhi konsentrasi serta kegiatan ibadah.

Artinya: “Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu haramkan apa-apa yang baik yang telah Allah halalkan bagi kamu, dan janganlah kamu melampaui batas. Sesungguhnya Allah tidak menyukai orang-orang yang melampaui batas” (Al Maidah: 87).

Dari ayat di atas kurang lebih dapat diartikan bahwa, sebenarnya Allah telah menciptakan sesuatu buat kita, tapi janganlah kita menjadikannya haram, padahal sebenarnya itu adalah halal. Pemakaian yang berlebih juga bisa menjadi alasan mengapa sesuatu yang halal itu bisa menjadi haram. Itu semua tergantung dari kita sendiri yang mengkonsumsi serta yang memakainya.

Seperti yang telah dibahas pada blog ini, asam glutamat merupakan  produk hasil dari bakteri Corrynebacterium glutamicum yang dapat diolah menjadi MSG (monosodium glutamat) sebenarnya tidalah merugikan, karena asam glutamat juga diperlukan oleh tubuh tapi hanya dalam jumlah yang kecil saja, hanya saja MSG dari asam glutamat ini menjadi bisa menyebabkan bahaya atau gangguan bagi tubuh bila pemakaiannya berlebih atau melampaui batas kegunaan yang diperlukan oleh tubuh. Oleh sebab pemakaian yang berlebih itulah yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan mulai dari penyakit yang ringan sampai penyakit yang berat, bahkan bisa mengakibatkan kematian dalam kurun waktu lebih lanjut.

Dilain pihak, sebenarnya MUI telah menyatakan bahwa dalam batas tertentu dan tidak berlebihan, MSG tidak akan merusak kesehatan. Oleh karena itu, Badan Pengawasan Obat dan Makanan (POM) memberikan izin edar bagi produk yang mengandung MSG dan MUI memberikan sertifikat halal bagi produsen MSG. Oleh karenaya bila ingin mengkonsumsi MSG sebaiknya jangan terlalu berlebihan, dan sebaiknya melihat batas penggunaan serta kegunaannya bagi tubuh kita.

DAFTAR PUSTAKA

 

PEMANFAATAN MIKROORGANISME DENGAN BIOTEKNOLOGI MODERN DI BIDANG KEDOKTERAN

PENDAHULUAN

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa. Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan (Prowel, 2010).

Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal. Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.

Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.  Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan (Anonimous, 2011).

BIOTEKNOLOGI MODERN

 Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan (Anonymous, 2011).

Ciri-ciri penggunaan mikroorganisme, yaitu sebagai penggunaan mikrooranisme sebagai agen, pemanfaatan rekayasa genetika, produksi hormon, enzin, antibiotik, gas metahana, MSG, dan lain-lain serta didukung oleh bidang ilmu lain seperti biokimia, teknik kimia (Prowel, 2010).

Contoh penggunaan mikroorganisme dalam bioteknologi modern antara lain:

  • Methanogenic, menghasilkam metana,
  • Aspergilius niger, menghasilkan amilase dan lipase,
  • Thiobasilus feroksidan, mengekstrak logam dari bijinya, dan
  • Bachilus thuringensis, menghasilkan biosentisida.
    (Prowel, 2010).

Bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.

REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifatsifat makhluk hidup secara turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

TRANSPLANTASI INTI

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

FUSI SEL/HIBRIDOMA

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru.

Di dalam fusi sel diperlukan adanya:

  1. Sel sumber gen (sumber sifat ideal)
  2. Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)
  3. Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

TEKNOLOGI PLASMID

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya.

Sifat-sifat plasmid, antara lain:

  1. merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu
  2. dapat beraplikasi diri
  3. dapat berpindah ke sel bakteri lain
  4. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

 Selain memiliki DNA Kromoson, bakteri juga memiliki DNA nonkro-mosom. DNA nonkromosom bentuknya juga sirkuler dan terletak di luar DNA kromosom. DNA nonkromosom sirkuler ini dikenal sebagai plasmid. Ukuran plasmid sekitar 1/1000 klai DNA kro-mosom. Plasmid mengandung gen-gen tertertu misalnya gen kebal antobiotik, gen patogen. Seperti halnya DNA yang lain, plasmid mampu melakukan replikasi dan membentuk dirinya dalam jumlah banyak. Dalam sel bakteri dapat terbentuk 10-20 plasmid.


REKOMBINASI DNA

Proses menyambungkan DNA disebut rekombinasi DNA. Karena tujuan rekombinasi DNA adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalam DNA maka disebut juga rekombinasi gen.

Rekombinasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu alami dan buatan. Alami yaitu dengan pindah silang, transduksi, transformasi. Sedangkan Buatan dengan penyambungan DNA secara in vitro

Alasan dapat dilakukan rekombinasi DNA karena Struktur DNA semua spesies sama sehingga DNA dapat disambung-sambungkan. Ditemukan enzim pemotong dan penyambung sehingga memudahkan gen untuk dapat terekspresi di sel apa pun.

Faktor-Faktor DNA Rekombinan:

  1. Enzim (pemotong & penyambung)
  2. Vektor
  3. Agen (sel target)

Enzim pemotong dikenal dengan nama enzim restriksi endonuklease. Fungsi enzim ini adalah untuk memotong-motong benang DNA yang panjang menjadi pendek agar dapat disambung-sambungkan kembali

Enzim penyambung, Nama lain dari enzim penyambung adalah enzim ligase. Enzim ligase berfungsi menyambung untaian-untaian nukleotida

Sifat enzim ligase, Ligase DNA tidak dapat menyambungkan DNA untai tunggal, jadi hanya bisa digunakan pada DNA rangkap karena mengkatalisis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA

Vektor, DNA yang akan diklonkan membutuhkan alat transportasi untuk menuju tempat pembiakannya, alat transportasi disebut wahana kloning atau vektor. Vektor yang digunakan biasanya berupa plasmid

Agen / sel target yang digunakan biasanya berupa mikroba, umunya bakteri. Contohnya E. Coli. Bakteri yang telah diinfeksi memperbanyak plasmid ‘titipan’ ketika bereproduksi. Alasan pemilihan bakteri untuk rekombinasi DNA karena daya reproduksi bakteri tinggi dan cepat sehingga diperoleh jumlah keturunan yang banyak dalam waktu singkat, Merupakan mikroba yang mengandung banyak plasmid, dan tidak mengandung gen yang membahayakan.

Proses Rekombinasi DNA :

  • Para penderita diabetes melitus (kencing manis) membutuhkan asupan insulin.
  • Gen insulin manusia dari pulau Langerhans diambil kemudian disambungkan ke dalam plasmid bakteri yang sudah dipotong oleh enzim restriksi endonuklease membentuk kimera (DNA rekombinan).
  • Kimera dimasukkan ke dalam agen (E. coli) dan disambungkan dengan bantuan enzim ligase untuk dikembangbiakkan


BIOTEKNOLOGI BIDANG KEDOKTERAN

 Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, terapi gen, vaksin, antibiotika dan hormon.

 PEMBUATAN ANTIBODI MONOKLONAL

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Dapat pula diartikan bahwa antibodi monoklonal adalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel b sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel b Limpa dan sel mieloma) yang dikultur. Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan

Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

  1. Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil.
  2. Mengikat racun dan menonaktifkannya.
  3. Mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

PEMBUATAN VAKSIN

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

Vaksin Hepatitis B dan malaria adalah contoh pembuatan vaksin melalui bioteknologi modern. Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen.

Vaksin dimasukkan (dengan disuntikkan atau oral) ke dalam tubuh manusia agar sistem kekebalan tubuh manusia aktif melawan mikroorganisme tersebut. Vaksin telah membantu berjutajuta orang di dunia dalam pencegahan serangan penyakit yang serius.

Vaksin berasal dari sumber-sumber berikut:

1. Mikroorganisme yang telah mati
Menggunaan mikroorganisme yang telah mati antara lain digunakan untuk menghasilkan vaksin batuk rejan dari bakteri penyebab batuk rejan. Bakteri tersebut dimatikan dengan pemanasan atau penggunaan senyawa kimia untuk mendenaturasi enzimnya.

2. Mikroorganisme yang telah dilemahkan
Vaksin yang dihasilkan dari mikroorganisme yang sudah dilemahkan disebut sebagai atermsi. Vaksin yang melawan aktivitas bakteri secara cepat merupakan vaksin atenuasi. Contoh vaksin yang menggunakan sumber tersebut adalah vaksin difteri dan tetanus yang dihasilkan dari substansi toksin yang sudah tidak berbahaya dari bakteri. Toksoid bertujuan untuk merangsang produksi toksin, namun mengurangi resiko terinfeksi oleh bakteri dari jenis tertentu.

PEMBUATAN ANTIBIOTIKA

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.

Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum. Penicillium chrysogenum digunakan untuk mem-perbaiki penisilin yang sudah ada dengan mutasi secara iradiasi ultra violet dan sinar X. Selain Penicillium chrysogenu, beberapa mikroorganisme juga digunakan sebagai antibiotik, antara lain:

  • Cephalospurium          ::penisilin N.
  • Cephalosporium          : sefalospurin C.
  • Streptomyces :             : streptomisin, untuk pengobatan TBC

Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan Inggris.

PEMBUATAN HORMON

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

Contoh hormon insulin manusia
yang dihasilkan dengan
bantuan Escherechia coli.

 

 

 

SEJARAH BIOTEKNOLOGI KEDOKTERAN

Bioteknologi, sebuah perjalanan panjang kegiatan dan inovasi manusia yang selama berabad-abad, bahkan milenia, memanfaatkan mikroorganisme melalui proses fermentasi untuk membuat produk keperluan sehari-hari seperti roti, keju, bir dan anggur. Pemanfaatan bioteknologi kala itu masih sangat konvensional dan dikategorikan sebagai bioteknologi tradisional. Diawal abad 20, Fleming menemukan antibiotik penisilin, dan di tahun 1982, obat berbasis rekombinasi DNA pertama diciptakan yaitu insulin manusia yang diproduksi dengan memanfaatkan bakteri tanah, E-coli . Dipenghujung abad 20, merebak produk bioteknologi maju seperti tanaman transgenik, gene chips dan kloning mamalia. Proses pengembangan produk berbasis rekombinan DNA ini dikategorikan sebagai bioteknologi modern. Tidak pelak lagi, beberapa dekade mendatang akan diwarnai temuan-temuan yang menakjubkan melalui kemajuan bioteknologi.

Dibidang kesehatan, penerapan bioteknologi telah menghasilkan produk-produk penting seperti antibiotik, vaksin, hormon, kit diagnostika dan produk farmasi lainnya. Di bidang pertanian, penerapan bioteknologi mampu meningkatkan kualitas dan kuantitas produk pertanian antara lain penciptaan tanaman varietas unggul tahan hama, stres, dan kekeringan. Dengan penerapan genomik, tanaman dirancang menjadi mesin produksi bagi komoditi penting seperti obat, vaksin, vitamin, hormon, dan senyawa protein aktif lainnya melalui teknologi molecular farming .

POSISI INDONESIA

Bagi Indonesia, pengembangan obat berbasis bioteknologi, masih merupakan jalan panjang yang harus ditempuh meskipun bioteknologi merupakan salah satu prioritas nasional dalam kebijakan strategi riset dan teknologi. Selain memerlukan biaya mahal dan waktu panjang, kemampuan nasional dalam konteks dana dan prasarana masih perlu ditingkatkan. Dari sisi sumber daya manusia, jumlah ilmuwan dan pakar bioteknologi secara nasional sebetulnya sudah mencukupi, namun keberadaannya tersebar diberbagai institusi riset dan pendidikan. Minimnya ketersediaan dana, prasarana dan kesempatan untuk melakukan kegiatan pengembangan bioteknologi mengakibatkan sebagian para ilmuwan bioteknologi Indonesia lulusan luar negeri mencari kerja dinegara lain untuk mendapatkan peluang kerja dengan pendapatan yang memadai.

Pilihan yang ada terpulang kepada kita sendiri. Apakah akan menjadi penonton yang manis, menjadi target pasar bagi industri biofarmasi global, pengekor dari langkah mereka, atau mulai ikut sebagai pelaku, inventor, dan inovator produk bioteknologi yang jelas akan mendominasi pasar farmasi dan kesehatan masa datang. Pilihan juga ditentukan oleh kemampuan finansial negara, yang pada saat ini lebih diperuntukkan bagi bangkitnya perkonomian kita dari keterpurukan akibat krisis yang berkepanjangan.

Namun urgensi pengembangan kemampuan nasional dibidang bioteknologi sudah lama disadari dan saat ini menjadi agenda penting dari Kementerian Riset dan Teknologi dengan dimulainya proyek nasional “Biosland”, dimana salah satu agendanya adalah pengembangan bioteknologi untuk aplikasi bidang farmasi dan kesehatan. Berdasarkan beberapa kajian dan pertimbangan strategis, politis dan ekonomis, proyek Bioisland akan dipusatkan di Pulau Batam.

POSISI BPPT

BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi) sebagai salah satu Lembaga Pemerintah Non Departemen (LPND) yang mempunyai fungsi mengkaji dan menerapkan teknologi, mempunyai kewajiban untuk memberikan kontribusi dalam menerapkan bioteknologi khususnya untuk mendukung pembangunan kesehatan di Indonesia.

Kebijakan internal BPPT mengedepankan program dan kegiatan yang bersifat segera dapat dirasakan “ outcome” nya melalui aplikasi teknologi pada industri skala kecil maupun menengah. Kebijakan internal pula yang membatasi setiap proyek yang masih bersumber pada dana pemerintah (dana DIP) hanya 3-5 tahun saja. Berdasarkan kebijakan tersebut, program pengembangan obat baru belum menjadi prioritas. Pengembangan obat baru saat ini masih menjadi domain dari perusahaan biofarmasi global. Bersaing dengan mereka, adalah pilihan yang kurang tepat, karena ibarat semut melawan gajah.

Namun demikian, peningkatan kompetensi bioteknologi BPPT harus juga dikedepankan. Untuk itu Kedeputian Bidang Teknologi Agroindustri dan Bioteknologi (TAB) BPPT mulai tahun 2003 ini melaksanakan dua kegiatan baru yang berorientasi pengembangan produk farmasi berbasis bioteknologi, yaitu :

1) Pengembangan teknologi disain obat ( drug design ) secara biologi molekuler.
2) Pengembangan produk biopharming untuk diagnostik dan vaksin dengue.

Program pertama difokuskan untuk pengembangan obat antikanker dengan memanfaatkan sumberdaya hayati Indonesia khususnya sumberdaya hayati laut. Program ini merupakan exit strategy dari hasil kegiatan yang sudah dilakukan sebelumnya yaitu penemuan beberapa senyawa yang mempunyai potensi antikanker dari biota laut.

Program kedua, pengembangan produk farmasi melalui teknologi biopharming, bertujuan untuk mengembangkan produk farmasi (enzim, hormon, vaksin, antibodi) melalui teknologi rekombinasi DNA pada tanaman tropis Indonesia. Berdasarkan kajian kebutuhan yang paling strategis, pilihan produk yang akan dikembangkan adalah monoklonal antibodi untuk diagnostik dan vaksin dengue. Sementara untuk produk-produk lainnya akan diusulkan melalui program RUSNAS, salah satu program insentif dari Kementerian Riset dan Teknologi.

Kedua program ini tidak dimaksudkan sebagai pengembangan obat secara utuh yang notabene memerlukan biaya besar dan waktu yang relatif lama, tetapi diarahkan sebagai peningkatan kompetensi teknologi maju ( state of the art ) dan dirancang untuk mendapatkan kemitraan dari lembaga riset internasional. Kemitraan antar lembaga riset sudah merupakan trend global, dimana pengembangan awal sampai dengan intermediate dilakukan oleh lembaga riset bioteknologi kecil atau menengah yang umumnya padat teknologi dan knowledge . Industri biofarmasi besar yang bersifat padat modal kemudian akan membeli paket teknologi tersebut untuk dikembangkan lebih lanjut pada skala industri global. Bagi industri biofarmasi besar, pilihan ini justru menguntungkan, karena memberikan efisiensi baik dari sisi biaya pekerja maupun resiko kegagalan riset awal. Kemitraan juga dapat berupa aliansi strategis, kontrak manufakturing maupun kotrak riset. Selain itu, Tim Kedeputian TAB BPPT tengah menggodok Master Plan atau Roadmap “Bioteknologi 2010” yang merupakan cetak biru rencana detail jangka pendek pengembangan bioteknologi nasional untuk aplikasi bidang kesehatan, pangan, pertanian dan lingkungan sebagai sumbangan pemikiran bagi pengembangan bioteknologi nasional.

Peran BPPT lainnya adalah ikut aktif menjadi anggota tim pengembangan proyek Bioisland, juga aktif membina kerjasama dengan institusi nasional maupun internasional yang bergerak di bidang bioteknologi.

REKOMENDASI

Berdasarkan visi kedepan bahwa produk produk farmasi berbasis bioteknologi akan mendominasi pasar farmasi abad 21, juga kesiapan Sumber Daya Manusia potential dibidang bioteknologi serta ketersediaan sumberdaya hayati Indonesia yang memiliki keunggulan komparatif, sebaiknya Indonesia memposisikan diri sebagai pelaku aktif dalam mengisi peluang industri dan pasar produk sektor ini.

Untuk menghindari persaingan yang berat dengan industri biofarmasi besar, Indonesia harus menentukan porsi ( niche ) produk yang diarahkan untuk memenuhi kebutuhan lokal atau substitusi impor.

Networking antar institusi pelaku riset dan pengembangan bidang farmasi dan bioteknologi harus selalu diupayakan dan ditingkatkan guna memperoleh efek sinergis dari pemanfaatan kemampuan dan kapasitas yang ada.

Indonesia perlu menjalin kerjasama atau aliansi strategis dengan lembaga riset maupun industri berbasis bioteknologi dari negara maju untuk memperoleh manfaat ganda, yaitu pendanaan riset, transfer teknologi, royalti dan HAKI dari produk yang dikembangkan. Untuk itu perlu disiapkan kebijakan dalam konteks access to genetic resources dan benefit sharing , dua hal yang merupakan daya tarik terhadap minat investor asing untuk mengembangkan industri farmasi berbasis boteknologi.

Menentukan prioritas pengembangan produk farmasi berbasis bioteknologi dengan memperhatikan keunggulan komparatif dan kemampuan nasional, misalnya produksi obat terpilih melalui teknologi molecular farming.

KAJIAN ISLAM TENTANG BIOTEKNOLOGI DAN PENGETAHUAN.

Surah Ath Thalaaq Ayat 12:

Artinya: Allah-lah yang menciptakan tujuh langit dan seperti itu pula bumi. Perintah Allah berlaku padanya, agar kamu mengetahui bahwasanya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu, dan sesungguhnya Allah, ilmu-Nya benar-benar meliputi segala sesuatu.  

 Penjelasan: Dari ayat diatas dapat diartikan bahwa semua yang ada di dunia ini adalah ciptaan Allah dan terjadi karena kehendak Allah.

Surah Al-Furqon (25) Ayat 2:

Artinya: Yang kepunyaan-Nya yang memiliki kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagi-Nya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.

 Penjelasan: Pada ayat tersebut menjelaskan segala sesuatu yang diciptakan Allah SWT mempunyai sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup. Dimana yang ada dibumi ini terdapat keanekaragaman organisme baik yang mikro ataupun makro yang tiap-tiap individu tersebut dapat menunjukkan karakteristik dan kelompoknya berdasarkan bentuk ukurannya.

Surat An-Nur (24) Ayat 45.

Artinya: Dan Allah telah menciptakan semua jenis hewan dari air, maka sebagian dari hewan itu ada yang berjalan di atas perutnya dan sebagian berjalan dengan dua kaki sedang sebagian (yang lain) berjalan dengan empat kaki. Allah menciptakan apa yang dikehendaki-Nya, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu.

 Penjelasan: Pada ayat tersebut menjelaskan segala sesuatu yang ada di alam adalah ciptaan Allah SWT. Dari berbagai macam penciptaan-Nya merupakan dasar maksud yang dikehendaki-Nya. Dimana Allah menciptakan makhluknya dengan bentuk bermacam-macam berdasarkan lingkungan yang ditempatinya. Dengan demikian, secara tidak langsung Allah SWT telah menunjukkan kebesarannya dengan menggambarkan ciri-ciri hewan air tersebut yang merupakan salah satu makhluk ciptaan-Nya.

 

 KESIMPULAN

  • Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.
  • Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia. Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan.
  • Contoh penggunaan mikroorganisme dalam bioteknologi modern seperti Methanogenic untuk menghasilkam metana, Aspergilius niger untuk menghasilkan amilase dan lipase, Thiobasilus feroksidan untuk mengekstrak logam dari bijinya, dan Bachilus thuringensis untuk menghasilkan biosentisida.
  • Peran penting bioteknologi dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, terapi gen, vaksin, antibiotika dan hormon.
  • Mikroorganisme yang beeperan penting dalam bioteknologi bidang kedokteran antara lain: Penicillium chrysogenu yang dapat digunakan sebagai antibiotik dan Escherechia coli yang menjadi penghasil hormon insulin manusia.


DAFTAR PUSTAKA

Sianipar, Prowel. 2010. Mudah dan Cepat Menghafal Biologi. Pustaka Book Publisher: Yogyakarta.

Anonymous, 2008. Rekombinasi DNAhttp://evarifaatulmahmudahbio2008.wordpress.com/2010/01/05/.  Diakses pada tanggal 14 Desember 2011.

Anonymous, 2009. Bioteknologi Dalam Kedokteran Dan Produksi Obathttp://gurungeblog.wordpress.com/2009/0/12/bioteknologi-dalam-kedokteran dan-produksi-obat/. Diakses pada tanggal 14 Nopember 2011.

Anonymoys, 2010. Bioteknologi Kedokteran. http://biologipedia.blogspot.com/2010/11/bioteknologi-dalam-kedokteran. html. Diakses pada tanggal 14 Nopember 2011.

Anonymous, 2010. Bioteknologi Konvensional – Modernhttp://biologigonz.blogspot.com/2010/02/bioteknologi-konvensional-modern.html. Diakses pada tanggal 14 Nopember 2011.

Anonymous, 2010. Bioteknologi Modern. http://arif-worldscience.blogspot.com/2010/01/bioteknologi-modern.html. Diakses pada tanggal 14 Nopember 2011.

Anonymous, 2011. Bioteknologi dan Peranannya bagi Kehidupan. http://www. crayonpedia.org/mw/BAB_XIII_BIOTEKNOLOGI_ DAN_PERANANNYA_BAGI_KEHIDUPAN. Diakses pada tanggal 14 Nopember 2011.

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 55 other followers