MIKROBASEBAGAI AGENSIA PROSES

I Nyoman P. Aryantha

SITH-ITB

Mikroba dan Politik• Ide membuat karet sintetis melalui polimerisasi

butadiene dari petroleum• Chaim Weizmann 1914 (a chemistry professor at

Manchester University in England ) Clostridium acetobutylicum Aseton dan Butanol

• August 1914 perang dunia-I bubuk mesiu (cordite) dan bahan peledak nitrocellulose (terbuat dari acetone)

• Atas jasanya ISRAEL (1948)

AGEN MIKROBAYANG UMUM DIPAKAI DALAM INDUSTRI

BERBASIS MIKROBA• Bakteri : ensim, asam organik• Aktinomiset : antibiotik• Ragi : alkohol• Fungi : asam sitrat, ensim• Mushroom : pangan• Mikroalga : PST, biofuel• Lichen : antibiotik• Protozoa,Mikrocrustacea : live food

(larviculture)• Nematoda : Biocontrol agent

Dairy Products

Kefir MilkStreptococcus lactis, Lactobacillus bulgaricus, Torula sp.

Southwestern Asia

Taette Milk S. lactis var. taette Scandinavian peninsulaTarhana Wheat meal and yogurt Lactics TurkeyMeat and fish productsCountry-cured ham Pork hams Aspergillus, Penicillium spp./ Southern U. S.Lebanon bologna Beef Pediococcus cerevisiae Europe, U.S.Fish sauces Small fish halophilic Bacillus spp. Southern U. S.Katsuobushi Skipjack tuna Aspergillus glaucus JapanNonbeverage plant products

Cocoa beans Cacao fruitsCandida krusei, Geotrichum spp.

Africa, South America

Coffee beans Coffee cherriesErwinia dissolvens, Saccharomyces spp.

Brazil, Congo, Hawaii, India

KimchiCabbage and other vegetables

Lactic acid bacteria Korea

Olives Green OlivesLeuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum

Worldwide

Pickles CucumbersPediococcus cerevisiae, Lactobacillus plantarum

Worldwide

BeveragesBourbon whisky Corn, rye Saccharomyces cerevisiae U. S.Cider Apples, other Saccharomyces spp. WorldwideMezcal Century plant Yeasts MexicoSake Rice Saccharomyces saki JapanVinegar Cider, wine Acetobacter spp. WorldwideWine Grapes, other fruits Saccharomyces ellipsoideus Worldwide

AKTINOMISETES

AKTINOMISETESNama Species Produk

Streptomyces avermitilis Avermectin (anthelmintic agent)

S. griseus Streptomycin, Cycloheximide

S. verticillus Bleomycin (glicopeptide anti tumor)

S. hygroscopicus Herbimycin (herbicide)

S. venezuelae Chloramphenicol

S. erythreus Erythromycin

S. kanamyceticus Kanamycin

S. lincolnensis Lincomycin

S. fradiae Neomycin

S. noursei Nystatin

S. Rimosus Tetracycline

S. nodusus Amphotericin B

Streptomyces

Streptomyces griseus Streptomyces avermitilis

SUMBER AGEN

• Alamiah (spontan)

• Sub-starter (bagian dari produk sebelumnya yang belum diproses hilir)– beslag, whey, yoghurt, kombucha dll.

• Kultur murni atau campur– ISOLASI– KULTUR STOK

CULTURE COLLECTION INSTITUTE

Agricultural Research Service Culture Collection, USA

Algae, bacteria, fungi, yeast, actinomycetes

78,010

American Type Culture Collection (ATCC), USA

Algae, bacteria, fungi, yeast, protozoa, cell lines, hybridomas, viruses, vectors, plasmids, phage

53,615

Centraalbureau Voor Schimmelcultures (CBS), Netherlands

Fungi, yeast, lichens, plasmid

41,300

Culture Collectioin University of Goteborg (CCUG), Swedia

Bacteria, fungi, yeast 28,000

SUB STARTER

• Berasal dari kultur proses sebelumnya

• Praktis

• Murah

• Teradaptasi

• Tidak tahan lama

• Berisiko kontaminasi

ISOLASI

• Sumber isolat dari lingkungan dengan substrat dan kondisi yang kaya materi organik

• Untuk isolat tertentu substrat sesuai tujuan

• Perlu skill dan fasilitas yang memadai

• Perlakuan pra-isolasi

• Penggunaan medium selektif / differensial

PRA-ISOLASI

• Pengayaan (pengkondisian substrat alami)

• Pemanasan

• Filtrasi

• Perkolasi sinambung

• Pencucian

KARAKTERISTIK PENTING

• Kultur murni• Viabilitas tinggi• Produk akhir bersifat tunggal (homofermentatif)• Produktivitas cepat• Nilai kompetisi tinggi• Dapat mengeliminasi kontaminan• Stabil secara genetis• Life time yang panjang

TAHAPAN PENGEMBANGAN AGEN

• Wild type (seleksi dan skrining)• Optimasi

– suhu – pH – jenis nutrien– komposisi nutrien – agitasi– aerasi– komposisi inokulum

• Pemuliaan– breeding– fusi sitoplasma – mutasi– rekayasa DNA

CONTOH PENGEMBANGAN STRAIN

Antibiotik Strain Awal Strain Unggul

Penisilin 20 unit/ml 8000 unit/ml

Streptomisin 50 unit/ml 5000 unit/ml

Eritromisin 100 unit/ml 2000 unit/ml

KlorTetrasiklin 200 unit/ml 4000 unit/ml

Oksitetrasiklin 400 unit/ml 6000 unit/ml

BIOASSAY

• Antibiotik : obyek bakteri• Anti fungi : obyek fungi• Anti serangga : obyek serangga• Anti gulma : obyek tanaman• Anti kolesterol : tikus (preklinis), manusia

(klinis)• Anti kanker : kultur sel, tikus, manusia• Vitamin : fungi• Growth factor : tikus• SCP : tikus

ANALISIS KIMIA

• Kandungan senyawa aktif (alkaloid, statin, fenol, peptida, dsb…)

• Analisa TLC, HPLC, GC

ANTIBIOTIC SCREENING

Rotifer-exploiting fungi - the lethal lollipop - Zoophagus (Oomycetes) trapping loricate rotifers.

Nematode-exploiting fungi - adhesive knobs of Nematoctonus (Basidiomycetes - note the

clamp connection).

Metarrhizium anisopliae