PEMANFAATAN MIKROBIOLOGI DI BIDANG FARMASI DAN PRODUKNYA

 

PEMANFAATAN MIKROBIOLOGI DI BIDANG FARMASI DAN PRODUKNYA

Mikrobiologi farmasi modern berkembang setelah perang dunia ke II dengan dimulainya oleh mikroorganismeproduksi antibiotik. Suplai produk farmasi dunia termauk antibiotik, steroid, vitamin, vaksin, asam amino, enzim, dan hormon manusia yang diproduksi oleh mikroorganisme. Streptomyces hydroscopius memiliki strain yang berbeda untuk membuat berbagai macam antibiotik yang berbeda. Antibiotik pada dasarnya dibuat dalam skala industri dengan dengan cara menginokulasikan  spora dari kapang atau Streptomycetes dalam suatu media pertumbuhan dan mengikubasinya dengan aerasi yaang baik.

Vaksin yang diproduksi oleh industri mikrobiologi. Vaksin antivirus yang merupakan produksi besar-besaran dari pemanfaaatan telur ayam atau kultur sel. Produksi vaksin untuk penyakit infeksi bakteri umumnya membutuhkan  pertumbuhan bakteri dalam jumlah yang besar.

Steroid merupakan kelompok bahan kimia yang meliputi kortison yang digunakan sebagai obat anti-alfamasi, dan esterogen serta progesteron yang digunakan sebagai kontrasepsi oral. Streptomyces dapat mensintesis  steroid dari sterol, yaitu dengan cara menambahkan satu gugus hidroksil pada karbon nomor 11, dan proses sintesis secara kimia.

Produksi antibiotik

Produksi Pinisilin menggunakan media bernutrisi yang mengandung gula asam fenilasetat ditambahkan secara kontinu. Asam fenilasetat ini digunakan untuk membuat rantai samping benzil pada pinisilin G. Untuk membuat pinisilin semisintetik pinisilin G dicampur dengan bakteri yang mensekresi enzim asilase. Enzim ini akan melepas gugus benzil dari pinisilin G dan mengubahnya menjadi 6-aminopenicillaic acid (6-APA), yang digunakan untuk membuat pinisilin jenis lain.

Sefalosporin C yang diproduksi oleh Cephalosporium acremonium. Molekul sefalosporin C dapat ditransformasi dengan melepas rantai samping α-aminoapidic acid dan menambahkan gugus baru pada inti 7-α-aminocephalosporanic acid, dan menghasilkan antibiotik baru yang memiliki kisaran antibakteri yang lebih luas.

Strain Streptomyces griseus dan Actinomycetes lainnya menghasilkan streptomisin dan berbagai antibiotik lainnya. Spora S.griseus diinokulasi ke dalam media untuk mendapatkan kultur pertumbuhan dengan biomassa miselia yang tinggi sebelum dimasukkan ke dalam tangki inokulum. Media dasar untuk memproduksi 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 maksimal produksi Streptomisin diperoleh  paada kisaran pH 7,6-8,0. Kecepatan pengadukan dan aerasi yang tinggi diperlukan untuk mendapatkan produksi Streptomisin yang maksimal.

Beberapa  contoh antibiotik yang diproduksi adalah:

Pinicilin dihasilkan selam pertumbuhan dan metabolisme kapang tertentu yaitu Pinicillium natotum dan Pinicillium chrysogenum. Kultur yang sama dapat menghasilkan beberapa macam molekul pinicillin antara lain Pinicillin G dan V (Husain, 1982). Menurut Poerwodhiredjo (1983) pembuatan biosintetik dan semisintetik pinicillin alamiah dilakukan untuk mengatasi beberapa kekurangan yang dimiliki oleh pinicillin, antara lain:

  1. Sifat tahan asam, sehingga tidak efektif pada pemberian oral.
  2. Pinicillin G mudah dipecah oleh enzim beta laktamase.
  3. Daya  kerja pinicillium G yang berspektrum sempit.

Pinicillium alamiah diinaktifkan oleh panas, sistein, natrium hidroksida, pinicilinase dan asam hidroklorat, seperti yang terdapat dalam lambung (Husein, 1982). Zat lain yang dapat merusak pinicillin antara lain adalah logam berat seperti Cu, Hg, Fe, dan Zn (Poerwodiredjo, 1983

Sefalosporin, Sefalosporin merupakan sekelompok antibiotik yang dihasilkan oleh suatu spesies kapang laut, yaitu Cephalosporium acremonium. Semua sefalosporin alam sekarang tidak dipakai lagi secara klinis, oleh karena daya antibakterinya sangat lemah, terlalu toksik atau tidak dihasilkan secara cukup (Poerwodiredjo, 1983).

Steptomisin dihasilkan oleh Strepomyces griseus, menurut Poerwodiredjo (1983) streptomicin adalah suatu kristal yang berwarna putih dan mempunyai rasa seperti garam. Zat ini sangat larut dalam air. Streptomisin dapat dianggap sangat stabil. Serbuk murni yang kering dapat tahan sekurang-kurangnya selama dua tahun pada suhu kamar. Streptomisin pada umunnya di berikan secara parental. Pemberian per oral tidak menghasilkan absorbsi yang cukup, sehingga hanya dipakai untuk pengobatan infeksi lokal pada saluran pencernaan, streptomisin efektif terhadap bakteri gram positif dan negatif, dan juga terhadap leptospira. Pada hewan, penyakit –penyakit yang dapat diobati oleh streptomisin, adalah dirhea (scour)bpada babi dan sapi oleh E. Coli dan salmonella, demam transport oleh Pasteurella, mastitis oleh E.coli dan Staphylococci, abortus sapi oleh Vibrio foetus, aktinimikosis dan leptospirosis (Husein, 1982).

 

Hormon steroid sangat penting peraanannya dalam dunia kesehatan. Karena dapat diketahui untuk menyebuhkan sakit dan mengurangi bengkak. Hormon steroid juga digunakan pada kontrasepsi oral daan untuk mengobati ketidakseimbangan hormonal. Contohnya, fungi Rhizopus arrhius menghidroksilasi progesteron membentuk steroid lain dengan mengintroduksi oksigen pada posisi nomor 11 dan menghasilkan 11-α hidroksiprogesteron. Fungi Cunninghamella blaksleeana juga dapat menghidroksilasi steroid kortekloson untuk membentuk hidrokortison dengan mengintroduksi oksigen pada posisi nomor 11. Bentuk transformasi lain dari inti steroid dilakukan oleh mikroorganisme melalui proses hidrogenasi, epoksidasi, serta penambahan serta penghilangan rantai samping

Produksi vaksin sangat penting untuk mencegah berbagai penyakit. Pengembangan dan produksi vaksin merupakan hal penting bagi industri farmasi. Vaksin diproduksi oleh strain mutan patogen atau melalui atenuasi atau inaktivasi patogen virulen tanpa menghilangkan antigen yang diperlukan untuk menimbulkan respon imun. Untuk menghasilkan vaksin terhadap penyakit yang disebabkan oleh virus, strain virus ditumbuhkan dengan menggunakan telur ayam bertunas. Vaksin virus juga dapat diproduksi melalui kultur jaringan. Misalnya, vaksin rabies tradisional diproduksi pada telur bebek bertunas dan memiliki efek samping yang sangat menyakitkan. Vaksin ini digantikan oleh produksivaksin melalui kultur jaringan fibroblas melalui kultur jaringan fibroblas manusia. Produksi vaksin yang efektif dalam mencegah infeksi oleh bakteri, fungi, dan protozoa melibatkan pertumbuhan strain mikroorganisme pada media artifisial yang menimbulkan gangguan berupa respon alergi.

Produksi vitamin dan asam amino

Vitamin B12  dapat diproduksi sebagai produk samping pada fermentasi antibiotik oleh Streptomyces. Garam cobalt larut air ditambahkan pada reaksi fermentasi sebagai perkusor vitamin B12. Vitamin B12 dalam jumlah tinggi terakumulasi pada media dalam konsentrasi yang tidak toksik bagi Streptomyces. Vitamin B12 juga diperoleh dari fermentasi Propionibacterium shermanii atau Paracoccus denitrificans. Produksi Ribovlavin dapat dihasilkan dari fermentasi berbagai macam mikroorganisme, misalnya bakteri Clostridium dan fungi Eremothecium ashbyi atau Ashbya gossypii. Lisin diproduksi melalui fermentasi mikroorganisme, sehingga dapat digunakan untuk suplemen makanan bagi manusia dan sebagai bahan tambahan pada sereal. Metionin juga diproduksi melalui sintesis kimia yang digunakan sebagai suplemen makanan. Produksi insulin sekarang ini sudah dapat berkembang. Inilah sebagai bukti bahwa asam amino mampu menghasilkan insulin dalam produksi mikrobiologi farmasi secara industri. Contohnya

Hormon petumbuhan TNF digunakan untuk mengobati penyakit dwarfisme (cebol) akibat kekurangan hormon ini. IL-2, TNF dan IFN merupakan komponen penting respon imunitas alami manusia, dan produksinya terbukti berguna untuk mengobati berbagai penyakit. Misalnya IFN penting dalam pertahanan terhadap infeksi virus dan pengobatan akibat infeksi virus. TNF adalah substansi alami yang dihasilkan tubuh dalam jumlah kecil oleh sel darah putih tertentu yang disebut makrofag, berfungsi menbunuh beberapa sel kangker dan mikroorganisme infeksius tanpa mempengaruhi sel-sel nomal. Produk rekombiana lainnya adalah aktifator plasminogen jaringa ( alteplase) yang merupakn protein yang tersusun atas 527 asam amino yang digunakan untuk mengobati penderita serangan jantung.

Asam glutamat dimanfaatkan sebagai monosodium glutamat (MSG). Asam L-glutamatdan MSG dapat diproduksi melalui fermentasi strain Brevibacterium, Arthrobacter, dan Corynebacterium. Kultur Corynebacterium glutamicum dan Brevibacterium flavum digunakan untuk memproduksi MSG dengan skala besar. Proses fermentasi memerlukan media glukosa-garam mineral dengan menambahkan urea secara periodik sebagai sumber nitrogen selama proses fermentasi. Nilai pH dijaga berkisar 6-8, dan temperatur berkisar 30°C.

Produksi asam organik

Asam glukonat diproduksi oleh berbagai bakteri termasuk spesies Acetobacter dan oleh beberapa fungi seperti Pinicillium dan Aspergillus. Aspergillus niger mengoksidasi glukosa menjadi asam  glukonat dalam reaksi enzimatik tunggal oleh enzim glukosa oksidase. Asam glukonat memiliki beberapa fungsi antara lain:

  • Kalsium glukonat digunakan sebagai produk farmasi untuk menyuplai kalsium dalam tubuh
  • Ferrous gluconate digunakan sebagai asupan besi untuk mengobati anemia
  • Asam glukonat pada detergen pencuci piring, mencegah noda pada permukan kaca akibat presipitasi garam kalsium dan magnesium

Produksi asam glukonat juga dapat menggunakan Aerobasididum pullulans. Medium Yeast malt extract agar (YME) diinokulasi dengan Aureobasidium pullulans dan inkubasi 2 – 3hari kemudian disimpan pada suhu 40C. Inokulum (10%) dibuat dengan memindahkan sel dri agar plate ke dalam erlenmeyer 500 ml yang mengandung (g/l): Glucosa, 30 g/l, NH4Cl 3 g/l, KH2PO4 1.4 g/l, MgSO4. 7H2O 0.35 g/l, MnSO4.4H2O 5 mM, FeSO4.7H2O 1 mM, CuSO4 x 5 H2O 4 μM (1 mg/l), ZnSO4.7H2O 0.01 g/l, CoSO4.7H2O 4 mg/l, H3BO3 0.04 g/l, CaCl2 0.1 g/l, NaCl 0.1 g/l, citric acid 2.5 g/l, Na2MoO4.2H2O 0.2 mg/l, thiamine-HCl 2 mg/l, biotin 0.25 g/l, pyridoxine-HCl 0.625 mg/l, Ca-D-pantothenate 0.625 mg/l, nicotinic acid 0.5 mg/l. medium ii juga digunakan untuk kondisi kultur di fermentor. Fermentasi berlangsung pada suhu 300C dan pH 6,5 yang diatur dengan menambahkan NaOH 45%. Medium fermentasi secara kontinyu dimasukkan dalam fermentor. Anti buih diberikan tiap 1,5 jam. Fermentor bekerja berdasar prinsip kemostat dengan pengaturan suhu, suplai oksigen dan pengeluaran gas.

Asam sitrat diproduksi oleh Aspergillus niger dengan molasses sebagai substrat fermentasimya. Asam sitrat digunakan untuk bahan tambahan pada makanan. Transformasi asam sitrat oleh Aspergillus terreus dapat digunakan untuk memproduksi asam itakonat dalam dua langkah reaksi yaitu perubahan asam sitrat menjadi asam  cisakonat melalui proses hidroksilasi, dan langkah kedua merupakan langkah karboksilasi asam cis-akoniat menjadi asam itakonat. Proses fermentasi memerlukan pH berkisar pada 2,2. Pada kisaran  pH lebih tinggi, A. Terreus akan mendegradasi asam itakonat.

Asam laktat diproduksi oleh Lactobacillus delbruecki, asam laktat digunakan untuk mengawetkan makanan pada industri penyamaan kulit dan industri tekstil. Media yang digunakan dalam  asam laktat ini memerlukan glukosa 10-15%, kalsium karbonat 10% untuk menetralisasi asam laktat yang dihasilkan, amonium fosfat, dan sejumlah kecil sumber nitrogen. Temperatur inkubasi berkisar 45-50°C dengan Ph berkisar antara 5,5-6,5. Setelah proses fermentasi selam 5-7 hari, kurang lebih 90% gula telah diubah menjadi asam laktat, kalsium karbonat kemudian ditambahkan untuk menaikkan Ph hingga 10, kemudian media fermentasi dipanaskan dan disaring. Prosedur ini akan membunuh bakteri, mengkoagulasi protein, menghilangkan sisa kalsium karbonat, dan mendekomposisi residu karbohidrat.

Produksi Enzim

Terdapat empat enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme. Enzim-enzim tersebut adalah protease, amilase, glukosa isomerase, dan renin. Protease adalah enzim yang menyerang ikatan peptida molekul protein dan membentuk fragmen kecil peptida. Strain rekombinan Bacillus sp. GX6644 mensekresikan alkalin protease yang sangat efektif terhadap protein kasein susu, denngan aktifitas tertinggi pada Ph 11 dan temperatur 40-55°C. Strain rekombinan yang lain yaitu Bacillus sp. GX6638 mensekresi beberapa alkalin protease yang aktif pada kisaran Ph yang cukup (8-12). Fungi yang memproduksi protease adalah spesies Aspergillus. Protease yang dihasilkan oleh fungi memiliki kisaran Ph yang lebih luas dibandingkan protease yang diproduksi oleh bakteri.

Amilase digunakan dalam detergen dan industri pembuatan bir.  Misalnya α- amilase yang digunakan untuk mengubah pati menjadi oligosakarida dan maltosa, β- amilase yang digunakan untuk mengubah pati menjadi maltosa dan dekstrin, serta glukamilase yang mengubah pati menjadi glukosa. Ketiga enzim tersebut digunakan untuk memproduksi sirup dan dekstrosa dari pati. Produksi amilase menggunakan fungi Aspergillus sp. Aspergillus oryzae digunakan untuk memproduksi amilase dari gandum pada kultur stationer. Bacillus subtilis dan Bacillus diasticus digunakan untuk memproduksi amilase bakteri.

Glukosa isomerase mengubah glukosa menjadi fruktosa yang lebih manis dibandingkan sukrosa dan lebih manis dari glukosa. Fruktosa merupakan bahan pemanis pada industri makanan dan minuman. Enzim ini diproduksi oleh Bacillus coagulans, Streptomyces sp. dan Nocardia sp. Renin digunakan dalam industri pembuatan keju karena dapat menggumpalkan susu yang mengkatalis koagulasi susu. Enzim ini diproduksi oleh Mucor pussilus dan Mucor meihei. Enzim mikroorganisme juga digunakan dalam produksi polimer sintetik. Industri plastik membutuhkan metode kimia untuk memproduksi alkene oxide dari mikroorganisme melibaktkan aksi tiga enzim yaitu piranose-2-oksidase dari fungi Oudmansiella mucida, enzim haloperoksidase dari fungi Caldariomyces sp. dan enzim epoxidase dari Falvobacterium sp.

KAJIAN ISLAM TENTANG MIKROBIOLOGI FARMASI

Al- Qur’an Surat Asy- Syu’araa’

Artinya:  dan bila aku sakit, Dialah yang menyembuhkan aku.

Maknanya:apabila manusia yang ada di dunia ini mengalami sakit, dialah yang Maha menyembuhkan. Sesungguhnya Allah tidak akan memberikan cobaan, diluar batas kemampuan umatnya.

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.

Maknanya: Allah Maha kuasa, dia telah menciptakan kehidupan. Menciptakan berbagai mahkluk hidup serapi mungkin, sehingga diharapkan dapat berguna dalam kehidupan.

Dalam hal ini, dalam Al-Qur’an Allah telah bersabda, bahwa di dunia ini, Allah telah menciptakan mahkluk organisme yang sangat berguna bagi pengobatan berbagai macam penyakit. Sebagai contohnya Aspergillus niger mengoksidasi glukosa menjadi asam  glukonat dalam reaksi enzimatik tunggal oleh enzim glukosa oksidase. Asam glukonat memiliki beberapa fungsi antara lain:

  • Kalsium glukonat digunakan sebagai produk farmasi untuk menyuplai kalsium dalam tubuh
  • Ferrous gluconate digunakan sebagai asupan besi untuk mengobati anemia
  • Asam glukonat pada detergen pencuci piring, mencegah noda pada permukan kaca akibat presipitasi garam kalsium dan magnesium.

Dari uraian diatas, Aspergillus niger, mampu menghasilkan berbagai senyawa yang berguna dalam kehidupan. Digunakan untuk pembersih berbagai macam perabot rumah tangga, Allah sangat mencintai kebersihan. Diharapkan dengan adaya mikrooraganisme ini, mahkluk yang ada di dunia mampu menjaga kebersihan sesuai kedudukannya sebagai khalifah di bumi. Dan Allah juga bersabda, bahwa Dia akan memberikan kesembuhan bagi berbagai macam penyakit, asalkan kita mau berusaha. Allah telah menyediakan segala sesuatu dengan sebaik-baiknya dan serapi-rapinya.

QS. Yunus: 57

Artinya: Hai manusia, sesungguhnya telah datang kepadamu pelajaran dari Tuhanmu dan penyembuh-penyembuh bagi penyakit-penyakit (yang berada) dalam dada dan petunjuk dan rahmat bagi orang-orangnya yang beriman.

Dari Ibnu Mas’ud radhiallahu ‘anhu, bahwa Rasulullah Shallallahu ‘alaihi wa sallam bersabda:

“Sesungguhnya Allah Subhanahu wa Ta’ala tidaklah menurunkan sebuah penyakit melainkan menurunkan pula obatnya. Obat itu diketahui oleh orang yang bisa mengetahuinya dan tidak diketahui oleh orang yang tidak bisa mengetahuinya.” (HR. Ahmad, Ibnu Majah, dan Al-Hakim, beliau menshahihkannya dan disepakati oleh Adz-Dzahabi. Al-Bushiri menshahihkan hadits ini dalam Zawa`id-nya.

Dari ayat tersebut, jelas bahw allah akan menyembuhkan berbagai macam penyakit, melalui mahkluknya. Termasuk mikroorganisme yang jumlahnya sangat banyak.  Mikroorganisme tersebut dapat membawa kesembuhan bagi khalifah di bumi.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Pratiwi T Sylvia. 2008. Mikrobiologi Farmasi. Erlangga. Jakarta.

Husein, T.T.A. 1982. Pengendalian Mikroorganisme. Di dalam R.S. Hadivetomo      (ed). Dasar-dasar Mikrobiologi. Dept. Botani. Fakultas Pertanian IPB. Bogor

Muljono J, Aziz Abdul D, Gumbira E. 1992. Teknologi Fermentasi. Rajawali Press: Jakarta.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: