Mikrobiologi Industri

2.1 Mikroorganisme yang Berperan dalam Industri

1)    Bakteri

Ada berbagai macam bakteri yang berperan penting dalam industri khususnya proses fermentasi, antara lain sebagai berikut (Anonim, 2010):

1.      Acetobacter acetii

            Bakteri ini penting dalam produksi asam asetat yang mengoksidasi alkohol sehingga menjadi asam asetat. Banyak terdapat pada ragi tapai, yang menyebabkan tapai yang melewati 2 hari fermentasi akan menjadi berasa asam.

2.      Acetobacter xylinum

Bakteri ini digunakan dalam pembuatan nata de coco. Acetobacter xylinum mampu mensintesis selulosa dari gula yang dikonsumsi. Nata yang dihasilkan berupa pelikel yang mengambang di permukaan substrat. Bakteri ini juga terdapat produk kombucha yaitu fermentasi dari teh.

3.      Bacillus sp.

            Bacillus sp. merupakan genus dengan kemampuan yang paling luas. Pada mulanya hanya digunakan untuk menghasilkan enzim amilase. Namun kini berkembang untuk bioinsektisida yang diwakili Bacillus thuringiensis maupun untuk penanganan limbah Bacillus subtilis dan Bacillus megaterium. Melalui rekayasa genetika, kini bakteri ini juga digunakan untuk produksi bahan baku plastik ramah lingkungan.

4.      Bividobacterium sp.

            Bakteri ini bersifat anaerob dan digunakan sebagai mikroba probiotik. Produk probiotik dari bakteri ini biasanya berbentuk padat.

5.      Lactobacillus sp.

            Bakteri ini cukup populer karena selain dapat digunakan dalam produksi asam lakat juga berperan dalam fermentasi pangan seperti yogurt, saurkeraut dan juga produk probiotik yang saat ini banyak diminati masyarakat. Probiotik merupakan mikrobia yang dikonsumsi untuk mengatur flora usus. Asam laktat dari bakteri ini dapat dibuat poli asam laktat sebagai bahan baku plastik ramah lingkungan.

2)        Khamir

Khamir ada yang yang bermanfaat dan ada pula yang membahayakan manusia. Khamir banyak dimanfaatkan dalam bidang industri yaitu proses fermentasi pada pembuatan roti, bir, wine, vinegar dan sebagainya. Khamir yang tidak diinginkan adalah yang ada pada makanan dan menyebabkan kerusakan pada saurkraut, jus buah, sirup, molase, madu, jelly, daging dan sebagainya.

Khamir yang memiliki peranan yang menguntungkan diantaranya sebagai berikut (Black, 2002):

1.      Saccharomyces cerevisiae, merupakan khamir yang paling populer dalam pengolahan makanan. Khamir ini telah lama digunakan dalam industri wine dan bir. Dalam industri pangan, khamir digunakan dalam pengembang adonan roti dan dikenal sebagai ragi roti.

2.      Saccharomyces roxii, adalah khamir yang digunakan dalam pembuatan kecap dan berkontribusi pada pembentukan aroma.

3)        Jamur

Jamur yang memiliki peranan yang menguntungkan diantaranya sebagai berikut (Pelczar, 1988):

1.    Aspergillus niger. Jamur ini digunakan dalam pembuatan asam sitrat. Asam sitrat merupakan salah satu asam organik yang banyak digunakan dalam bidang industri pangan  misalnya pada pembuatan permen dan minuman kemasan. Jamur ini sering mengontaminasi makanan misalnya roti tawar.

2.    Rhizopus oryzae. Jamur ini penting pada pembuatan tempe. Aktivitas jamur Rhizopus oryzae menjadikan nutrisi pada tempe siap dikonsumsi manusia. Aktivitas enzim yang dihasilkan menjadikan protein terlarut meningkat. Produk tempe kini juga telah dikembngkan menjadi isoflavon yang penting bagi kesehatan.

3.    Neurospora sitophila. Jamur ini merupakan sumber beta karoten pada fermentasi tradisional. Produk oncom yang dikenal di Jawa Barat adalah hasil fermentasi yang dilakukan Neurospora sitophila. Produksi spora untuk sumber beta karoten yang dapat disubstitusikan pada makanan juga telah diteliti. Selain mampu memberikan asupan, beta karoten juga merupakan sumber warna yang cukup menarik.

4.    Monascus purpureus. Jamur ini dikalangan mikrobiolog jarang dikenal karena produk yang dihasilkan. Mula pertama jamur ini ditemukan di Jawa namun menjadi produk utama Cina dengan nama angkak. Angkak adalah fermentasi pada beras. Jamur ini menghasilkan pewarna alami yang umumnya digunakan pada masakan Cina. Saat ini telah ditemukan adanya zat aktif pada ngkak yang dapat membantu kesehatan dan telah dikemas dalam bentuk kapsul.

5.    Penicillium sp. Jamur ini paling terkenal karena kemampuannya menghasilkan antibiotika yang disebut pensilin. Sejak pertama kali dikenal terus digunakan sampai sekarang. Jamur pengasil antibiotika saat ini telah banyak diketahui sehingga ragam antibiotik pun semakin banyak. Selain itu pembuatan antibiotika, spesies yang lain juga digunakan dalam pembuatan keju khusus.

2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Mikroorganisme dalam Industri

Kegiatan mikroba dipengaruhi oleh faktor lingkungannya. Perubahan dilingkungan dapat mengakibatkan terjadinya perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroorganisme. Beberapa golongan mikroorganisme resisten terhadap perubahan lingkungan karena dengan cepat melakukan adaptasi dengan lingkungan. Faktor-faktor lingkungan yang sering mempengaruhi pertumbuhan mikroba antara lain (Anonim, 2010):

a)         Suhu

Suhu merupakan salah satu faktor penting dalam kehidupan mikroba. Beberapa mikroba mampu hidup dalam kisaran suhu yang luas. Terkait dengan suhu pertumbuhan maka dikenal suhu minimum, maksimum dan optimum. Suhu minimum adalah suhu yang paling rendah dimana kegiatan mikroba masih berlangsung. Suhu optimum adalah suhu yang paling baik untuk kehidupan mikroba. Sedangkan suhu maksimum adalah suhu tertinggi yang masih dapat menumbuhkan mikroba tetapi pada tingkat kegiatan fisisologi yang paling rendah.

Atas dasar suhu perkembangannya mikroba dapat dibedakan menjadi 3 golongan, yaitu psikofil, mesofil dan termofil.

·         Mikroba psikofil/kriofil dapat tumbuh pada suhu antara 0^o C-30^o C, dengan suhu optimum 15^OC. Kebanyakan tumbuh ditempat-tempat dingin, baik di daratan maupun dilautan.

·         Mikroba mesofil mempunyai suhu optimum antara 25-37^oC, dengan suhu minimum 15^oC dan suhu maksimum antara 45-55^oC. Mikroba ini biasa hidup pada tanah dan perairan.

·         Mikroba termofil mempunyai suhu pertumbuhan antara 40-75^oC, dengan suhu optimum 55-60^oC.

b)        Kelembaban

Tiap jenis mikroba mempunyai kelembaban optimum tertentu. Pada umumnya khamir dan bakteri membutuhkan kelembapan yang lebih tinggi dibandingkan jamur. Banyak mikroba yang tahan tahan hidup dalam keadaan kering untuk waktu yang lama. Misalnya mikroba yang membentuk spora dan mentuk-bentuk Krista.

c)          pH

Berdasarkan pH yang ada, mikroba dikenal dengan asidofil, neurofil, dan alkalifil. Asidofil adalah mikroba yang dapat tumbuh pada pH antara 2,0-5,0. Mikroba neutrofil adalah mikroba yang mampu tumbuh pada kisaran pH 5,5-8,0 sedangkan mikroba alkalifil dapat tumbuh pada kisaran pH 8,4-9,5. Bakteri memerlukan pH 6,5-7,5, khamir memerlukan pH 4,0-4,5, sedangkan jamur mempunyai kisaran pH yang luas.

d)        Ion-ion logam

Ion-ion logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au dan Pb pada kadar yang sangat rendah dapat bersifat toksik. Daya bunuh logam berat pada kadar rendah disebut oligodinamik. Ion-ion logam dapat mengganggu sistem enzim sel. Misalnya Hg⁺⁺ akan bergabung dengan gugus sulfidril (-SH) dalam enzim sehingga aktivitas enzim dengan gugus aktif sulfidril akan terhambat aktivitasnya. Ion-ion Li⁺⁺ dan Zn⁺⁺ bersifat toksik bagi Lactobacillus dan Leuconostoc, namun demikian jika Ph diturunkan maka peracunan Li⁺⁺ dan Zn⁺⁺ dapat dikurangi.

e)         Iradiasi

Radiasi pengion dicirikan oleh energi yang sangat tinggi dan kemampuan penetrasi yang besar. Demikian juga sifat letalnya. Penggunaan radiasi pengion terutama pada bidang farmasi, kedokteran,proses industri, serta digunakan dalam bidang mikrobiologi, misalnya menggunakan sinar ultraviolet dan sinar gamma.

·       Sinar UV yang paling efektif dalam membunuh mikroorganisme adalah yang memiliki panjang gelombang yang dekat dengan 260 nm, dengan energi kuantum sekitar 4,9 Ev. Sinar dengan panjang gelombang dibawah 200 nm tidak efektif karena mudah diserap oleh oksigen atmosfir. Sinar dengan panjang gelombang 360-450 nm umumnya disebut UV gelombang panjang dan biasa digunakan untuk menstimulasi flourisensi, misalnya untuk menunjukkan adanya pigmen pseudomonas pada telur.

            Penggunaan lain UV pada bidang industri bahan makanan adalah pada ruang pendingin yang dipergunakan untuk menyimpan daging. Tujuannya dalah untuk menunda pertumbuhan mikroba permukaan. Iradiasi ultraviolet dengan internsitas 2 mW/cm² terhadap pseudomonas pada daging dapat mengurangi kecepatan pertumbuhannnya menjadi 85% bila dibandingkan dengan kontrol, dan akan menjadi 75% bila intensitas pada permukaan 24 mW/cm².

·       Sinar gamma, iradiasi gamma telah digunakan sebagai metode dalam pengawetan pangan di beberapa Negara seperti Belgia, Perancis, Jepang dan Belanda. Di Indonesia sendiri baru dilakukan dalam skala laboratorium. Proses dilakukan dengan penyinaran pangan dengan menggunakan kobalt radioisotope (60^oC). Iradiasi akan mempengaruhi fungsi metabolisme dan fragmentasi DNA yang dapat mengakibatkan kematian sel mikroba sehingga memperbaiki kualitas mikrobiologis pangan dengan mengurangi jumlah jasad perusak dan pathogen.

Selain faktor di atas, mikroba juga melakukan interaksi, sebab di alam jarang dijumpai mikroba yang hidup sebagai biakan murni, tetapi selalu berada dalam asosiasi dengan jasad lain. Interaksi antar mikroba dapat terjadi antara dua mikroba yang sama ukuran selnya (dua sel bakteri, dua sel protozoa) atau antara dua sel yang berbeda ukurannya (sel bakteri dengan sel protozoa). Dua sel yang ukurannya sama memiliki kebutuhan nutrisi yang kurang lebih sama, sebab susunan molekul suatu sel pada umumnya relatif sama. Berbeda halnya jika ukuran sel berbeda, kebutuhan ruang berbeda. Protozoa membutuhkan ruang ribuan kali lebih besar daripada bakteri. Begitu juga dengan kebutuhan nutrisinya. Contohnya interaksi antar Pseudomonas synoyanea dengan Sterptococcus lactis yang menyebabkan terjadinya warna biru pada susu.

2.3 Syarat-syarat yang Harus Dipenuhi dalam Proses Mikrobiologi Industri

            Dari segi perindustrian, mikroba merupakan pabrik zat kimia yang mampu melakukan perubahan yang dikehendaki. Mikroba merombak bahan mentah dan mengubah bahan mentah menjadi suatu produk baru. Beberapa prasyarat yang harus dipenuhi dalam proses mikrobiologi industri, antara lain (Waluyo, 2005):

a.    Organisme

Organisme yang akan digunakan harus dapat menghasilkan produk dalam jumlah yang cukup banyak. Karakteristik penting yang harus dimiliki mikroorganisme industri yaitu harus tumbuh cepat dan menghasilkan produk yang diharapkan dalam waktu yang relatif singkat, memiliki sifat-sifat genetik yang stabil, mampu menghasilkan substansi yang menarik, serta dapat dipelihara dalam periode waktu yang sangat panjang di laboratorium. Mikroba yang digunakan dalam industri adalah kapang, khamir, bakteri, dan virus.

b.    Medium

Substrat yang digunakan oleh organisme untuk membuat produk baru harus murah dan tersedia dalam jumlah yang banyak. Misalnya, limbah yang banyak mengandung nutrisi dari industri persusuan dan industri kertas untuk menghasilkan bahan-bahan yang bernilai tinggi.

c.    Hasil

Fermentasi industri dilakukan dalam tangki-tangki yang besar kapasitasnya dapat mencapai 200.000 liter. Produk metabolisme mikroba biasanya merupakan campuran heterogen yang terdiri dari sel-sel mikroorganisme dalam jumlah yang sangat banyak, komponen-komponen medium yang tidak terpakai, dan produk-produk metabolisme yang tidak dikehendaki. Karena itu, harus dikembangkan metode-metode yang mudah dilaksanakan dalam skala besar untuk memisahkan dan memurnikan produk akhir yang diinginkan.

d.   Tidak berbahaya bagi manusia, dan secara ekonomik penting bagi hewan dan tumbuhan.

e.    Bersifat non-patogen dan bebas toksin, atau jika menghasilkan toksin harus cepat di-inaktifkan.

f.     Mudah dipindahkan dari medium biakan. Di laboratorium, sel mikroorganisme pertama kali dipindahkan dengan sentrifugasi, tetapi sentrifugasi bersifat sulit dan mahal untuk industri skala-besar.

g.    Mikroorganisme lebih disukai jika berukuran besar, karena sel lebih mudah dipindahkan dari biakan dengan penyaringan (dengan bahan penyaring yang relatif murah). Sehingga, fungi, ragi, dan bakteri berfilamen lebih disukai. Bakteri unisel, berukuran kecil sehingga sulit dipisahkan dari biakan cair.

h.    Mikroorganisme industri harus dapat direkayasa secara genetik. Rekayasa genetika pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan olahan), untuk menghasilkan bahan obat-obatan dan kosmetika, serta Pembuatan insulin manusia dari bakteri (Sel pankreas yang mempu mensekresi Insulin digunting, potongan DNA itu disisipkan ke dalam Plasmid bakteri) DNA rekombinan yang terbentuk menyatu dengan Plasmid diinjeksikan lagi ke vektor, jika hidup segera dikembangbiakkan.

2.4 Peranan Mikroba dalam Mikrobiologi Industri

A. Produksi Bahan Kimia Farmasi yang Bernilai Komersil

1. Antibiotika

            Antibiotika merupakan senyawa kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme, dan dapat menghambat atau membunuh mikroorganisme lain. Perkembangan antibiotika sebagai zat untuk pengobatan penyakit infeksi lebih banyak mempengaruhi penggunaan obat dibandingkan dengan perkembangan antibiotik itu sendiri. Antibiotika merupakan produk metabolisme sekunder. Meskipun hasilnya relatif rendah dalam sebagian besar industri fermentasi, tetapi karena aktivitas terapetiknya tinggi maka menjadi memiliki nilai ekonomik tinggi, oleh karena itu antibiotika dibuat secara komersial melalui fermentasi mikroba. Beberapa antibiotika dapat disintesis secara kimia, tetapi karena kompleksitas bahan kimia antibiotika dan cenderung menjadi mahal, maka tidak memungkinkan sintesis secara kimia dapat bersaing dengan fermentasi mikroorganisme.

            Penggunaan antibiotika secara komersial, pertamakali dihasilkan oleh fungi berfilamen dan oleh bakteri kelompok Actinomycetes. Seringkali, sejumlah senyawa kimia berhubungan dengan keberadaan antibiotika, sehingga dikenal famili antibiotik. Antibiotika dapat dikelompokkan berdasarkan struktur kimianya. Sebagian besar antibiotika digunakan secara medis untuk mengobati penyakit bakteri, meskipun sebagian diketahui efektif menyerang penyakit fungi. Secara ekonomi dihasilkan lebih dari 100.000 ton antibiotika per tahun, dengan nilai penjualan hampir mendekati $ 5 milyar.

Tabel  1: Beberapa antibiotika yang dihasilkan secara komersial

Antibiotika	Mikrorganisme penghasil	Tipe mikroorganisme
Basitrasin Sefalosporin Kloramfenikol Sikloheksimid Sikloserin Erytromisin Griseofulvin Kanamisin Linkomisin Neomisin Nistatin Penisilin Polimiksin B Streptomisin Tetrasiklin	Bacillus subtilis Cephalosporium sp. Sintesis senyawa kimia (dulu oleh Streptomyces venezuelae) Streptomyces griseus Streptomyces orchidaceus Streptomyces erythreus Penicillium griseofulvin Streptomyces kanamyceticus Streptomyces lincolnensis Streptomyces fradiae Streptomyces noursei Penicillium chrysogenum Bacillus polymyxa Streptomyces griseus Streptomyces rimosus	Bakteri pembentuk-spora Fungi Actinomycete Actinomycete Actinomycete Fungi Actinomycete Actinomycete Actinomycete Actinomycete Fungi Bakteri pembentuk-spora Actinomycete Actinomycete Actinomycete

            a) Pencarian Antibiotika Baru

            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 gores silang, 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 2. Klasifikasi antibiotika sesuai dengan struktur kimianya

Antibiotika

Contoh

1. Antibiotika mengandung-karbohidrat - Gula murni - Aminoglikosida - Ortosomisin - N-glikosida - C-glikosida - Glikolipid 2. Lakton makrosiklik - Antibiotik makrolida - Antibiotik polien - Ansamisin - Makrotetrolida 3. Quinon dan antibiotika yang berhubungan. - Tetrasiklin - Antrasiklin - Naftoquinon - Benzoquinon 4. Antibiotika peptida dan asam amino - Turunan asam amino - Antibiotik b-laktam - Antibiotik peptida - Kromopeptida - Depsipeptida - Peptida pembentuk-selat 5. Antibiotika heterosiklik mengandung nitrogen - Antibiotika nukleosida 6. Antibiotika heterosiklik mengandung oksigen - Antibiotika polieter 7. Turunan alisiklik - Turunan sikloalkan - Antibiotika steroid 8. Antibiotik aromatik - Turunan benzen - Antibiotika aromatik terkondensasi - Eter aromatik 9. Antibiotika alifatik - Senyawa mengandung fosfor

Nojirimisin Streptomisin Everninomisin Streptotrisin Vankomisin Moenomisin Eritromisin Kandisidin Rifamisin Tetranaktin Tetrasiklin Adriamisin Aktinorodin Mitomisin Sikloserin Penisilin Basitrasin Aktinomisin Valinomisin Bleomisin Polioksin Monensin Sikloheksimida Asam fusidat Kloramfenikol Griseofulvin Novobiosin Fosfomisin

           

            b. 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 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 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.

            2. Vitamin

            Vitamin merupakan faktor pertumbuhan yang sering digunakan dalam farmasi atau ditambahkan kepada makanan. Beberapa vitamin yang penting, dihasilkan secara komersial melalui proses mikrobiologi. Vitamin digunakan sebagai tambahan pada makanan manusia dan pakan ternak. Produksi vitamin, berada kedua setelah antibiotika dalam hal penjualan total produk farmasi dengan nilai lebih dari $ 700 juta per tahun. Sebagian besar vitamin dibuat secara komersial melalui sintesis bahan kimia. Sejumlah vitamin terlalu sulit disintesis dengan biaya murah tapi keuntungannya vitamin dapat dibuat dengan fermentasi mikrobial. Vitamin B12 dan riboflavin yang terpenting dalam kelompok vitamin.

            Sianokobalamin (Vitamin B12), disintesis secara khusus di alam oleh mikroorganisme. Kebutuhan vitamin ini pada hewan dipenuhi melalui ambilan makanan atau melalui absorpsi vitamin yang dihasilkan mikroorganisme dalam usus hewan. Tetapi pada manusia vitamin B12 diperoleh melalui makanan atau sebagai tambahan vitamin, karena seandainya vitamin ini disintesis oleh mikroorganisme dalam jumlah yang besar di dalam usus besar, tetapi tidak masuk ke dalam saluran darah. Strain mikroorganisme dipilih dan digunakan untuk menghasilkan banyak vitamin. Anggota bakteri dari genus Propionibacterium menghasilkan vitamin mulai dari 19-23 mg/liter pada proses dua-tahap, sedangkan bakteri lain, Pseudomonas denitrificans menghasilkan 60 mg/liter pada proses satu-tahap yang menggunakan molase gula-bit sebagai sumber karbon. Vitamin B12 mngandung kobalt sebagai bagian esensial strukturnya, dan untuk meningkatkan produksi vitamin, dilakukan dengan menambahkan kobalt pada medium biakan.

            Riboflavin (B2) disintesis oleh beberapa mikroorganisme, termasuk bakteri, fungi, dan ragi. Fungi Ashbya gossypii menghasilkan sejumlah besar riboflavin (> 7 gram/liter) dan oleh karena itu sering digunakan dalam proses produksi mikrobiologi. Hasil perolehan yang sangat banyak ini menyebabkan persaingan ekonomi tinggi di antara proses mikrobiologi dengan proses sintesis secara kimia.

            3. Asam amino

            Asam amino digunakan secara luas dalam industri makanan, tambahan pakan, dalam obat, dan sebagai bahan pemula pada industri kimia. Sebagian besar asam amino yang penting secara komersial adalah asam glutamat, yang digunakan untuk meningkatkan rasa. Dua asam amino yang juga penting, asam aspartat dan fenilalanin, yang menyusun bahan pemanis buatan, aspartat, merupakan unsur penting dalam minuman ringan diet dan makanan lain yang dijual sebagai

produk bebas-gula. Lisin, merupakan asam amino esensial untuk manusia, dihasilkan oleh Brevibacterium flavum, juga digunakan sebagai tambahan makanan. Meskipun sebagian besar asam amino dapat dibuat secara kimia, sintesis bahan kimia menyebabkan pembentukan bentuk DL inaktif. Jika secara biokimia bentuk L dibutuhkan, maka diperlukan metode enzimatik atau metode mikrobiologi pada pembuatannya. Produksi asam amino secara mikrobiologi juga dapat melalui fermentasi langsung, dimana mikroorganisme menghasilkan asam amino dalam suatu proses fermentasi standar, atau melalui proses enzimatik, dimana mikroorganisme sebagai sumber enzim dan enzim tersebut digunakan dalam proses produksi.

Tabel 3: Asam amino yang digunakan pada industri makanan

Asam amino	Makanan	Tujuan
Glutamat (MSG) Aspartat dan alanin Glisin Sistein Triftofan + histidin Aspartam (dibuat dari fenilalanin + asam aspartat) Lisin Metionin	Berbagai makanan Juice Buah Pemanis makanan Roti Juice Buah Berbagai makanan, susu bubuk Minuman ringan, dsb. Roti (Jepang) Produk kedelai	Meningkatkan rasa Menyempurnakan rasa Perbaikan rasa Perbaikan kualitas Antioksidan Antioksidan, mencegah tengik Pemanis rendah-kalori Tambahan nutrisi Tambahan nutrisi

            4. Enzim

            Setiap organisme menghasilkan berbagai enzim, sebagian besar dihasilkan

dalam jumlah yang kecil dan dilibatkan dalam proses seluler. Bagaimanapun, enzim tertentu dihasilkan dalam jumlah yang besar oleh beberapa organisme, dan

dibutuhkan dalam sel, dikeluarkan ke dalam medium. Enzim ekstraseluler biasanya dapat menguraikan bahan nutrien yang tak-larut misalnya selulosa, protein, pati, dan hasil pencernaan selanjutnya diangkut ke dalam sel, dimana enzim digunakan sebagai nutrien untuk pertumbuhan. Beberapa enzim ekstraseluler digunakan dalam makanan, perusahaan susu, pabrik obat, dan industri tekstil dan dihasilkan dalam jumlah yang besar melalui sintesis mikrobiologi. Enzim tersebut sering digunakan karena spesifisitas dan efisiensi pada reaksi katalisis yang dibutuhkan, pada suhu dan pH yang wajar. Reaksi yang sama dapat dicapai dengan bahan kimia yang umumnya membutuhkan kondisi suhu dan pH ekstrim, dan kurang efisien dan kurang spesifik.

            Secara komersial enzim dihasilkan dari fungi dan bakteri. Proses produksi

biasanya aerobik, dan medium biakan sama dengan yang digunakan pada fermentasi antibiotik. Enzim itu sendiri umumnya hanya sedikit dibentuk selama fase pertumbuhan aktif tetapi akumulasi dalam jumlah besar terjadi selama fase stasioner pertumbuhan.

            Enzim mikroorganisme dihasilkan dalam jumlah yang sangat banyak pada

suatu industri dasar adalah protease bakteri, digunakan sebagai tambahan dalam

deterjen pencuci. Sejak tahun 1969, 80% deterjen pencuci mengandung enzim,

khususnya protease, juga amilase, lipase, reduktase, dan enzim lain. Tetapi mulai tahun 1971, penggunaannya menurun setelah terjadi alergi pada pemakai dan konsumen, sehingga dikembangkan teknik pemrosesan khusus misalnya ‘microencapsulation’ untuk menjamin pengolahan bebas-debu.

            Enzim penting lain yang dibuat secara komersial adalah amilase dan glukoamilase, yang digunakan dalam produksi glukosa dari pati. Setelah dihasilkan glukosa, selanjutnya dengan bantuan glukosa isomerase akan diubah menjadi fruktosa (yang lebih manis dari glukosa dan sukrosa) dan menghasilkan produk akhir pemanis fruktosa-tinggi dari pati jagung, gandum, atau kentang. Penggunaan proses tersebut dalam industri makanan mengalami peningkatan, khususnya dalam produksi minuman ringan.

            Tiga reaksi yang terjadi dalam perubahan pati jagung menjadi produk yang

disebut sirup jagung fruktosa-tinggi, masing-masing reaksi dikatalisis oleh enzim

mikroba secara terpisah :

- Enzim a-amilase menyerbu polisakarida pati, memecah rantai, dan mengurangi viskositas polimer. Reaksi ini disebut ‘thinning reaction’.

- Enzim glukoamilase memecah polisakarida rantai pendek menghasilkan monomer glukosa, proses tersebut dinamakan ‘saccharification’.

- Enzim glukosa isomerase merubah glukosa menjadi fruktosa, prosesnya disebut ‘isomerization’.

Tabel 4:  Berbagai enzim yang dihasilam mikroorganisme dan penggunaannya

Enzim	Sumber	Penggunaan	Industri
Amilase Protease Invertase Glukosa oksidase Glukosa isomerase Pektinase Rennin Streotokinase DNA plymerase Lipase	Fungi Bakteri Fungi Bakteri Fungi Bakteri Fungi Bakteri Bakteri Bakteri Bakteri Bakteri Ragi Fungi Bakteri Fungi Fungi Bakteri Bakteri Fungi	Roti Pati pelapis Pembuatan sirup dan glukosa Pati ‘cold-swelling laundry’ Membantu pencernaan Membuang lapisan (mengurangi ukuran) Roti Membuang noda Mengempukkan daging Membersihkan luka Membuang lapisan (mengurangi ukuran) Deterjen rumah-tangga Permen ‘soft-center’ Membuang glukosa, oksigen. Kertas uji untuk diabeter Sirup jagung fruktosa-tinggi Memeras, menguraikan Koagulasi susu Mengobati pasien karena serangan jantung PCR/polymerase chain reaction Meningkatkan rasa, menghilangkan noda	Pembakaran Kertas Makanan Pati Farmasi Tekstil Pembakaran ‘Dry cleaning’ Daging Obat Tekstil Laundry Permen Makanan Farmasi Minuman ringan Wine, juice buah. Keju. Farmasi. Laboratorium Makanan, deterjen

B.  Produksi Minuman Beralkohol

Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang. Alkohol juga merupakan salah satu hasil dari proses fermentasi. Contoh mikroba yang berperan dalam pembuatan alcohol adalah jenis khamir yaitu Saccharomyces cerevisiae. Ada beberapa produk makanan yang merupakan hasil dari fermentasi alcohol. Diantaranya adalah wine, beer, brem, asam cuka, arak, dan lain sebagainya. Yeast atau ragi merupakan faktor utama dalam menghasilkan alkohol. Dibawah ini akan dijelaskan contoh proses pembuatan alcohol dalam produksi wine.

1. Wine

“Wine” merupakan produk fermentasi alkohol oleh ragi pada jus buah atau bahan lain yang mengandung gula tinggi. Sebagian besar “wine” dibuat dari anggur, kecuali kalau dikhususkan untuk produk lain, “wine” dunia mengarah pada produk yang dihasilkan dari fermentasi jus anggur. Wine pertamakali dibuat di Mesir dan Mesopotamia sebelum tahun 2000 S.M. dan menyebar luas ke daerah Mediterania.

Khamir adalah mikrooorganisme yang melakukan fementasi juice buah menjadi wine. Khamir yang umum digunakan dalam fermentasi adalah Saccharomyces sp. Khamir ini akan mengubah gula menjadi alkohol dan CO2. Dalam perombakan ini diperlukan pula nutrien yang mendukung pertumbuhan khamir, jika tidak tersedia pada bahan baku. Bahan yang umum dtambahkan adalah amonium fosfat sebagai sumber nitrogen.

Kandungan karbon dioksida merupakan salah satu pertimbangan dalam memilih wine, peningkatan langsung pada fermentasi akhir oleh ragi dalam botol. Terdapat dua tipe fermentasi wine yang melibatkan ragi : pertama, yang disebut ‘wild yeasts’, ragi yang terdapat pada buah anggur yang diambil dari alam dan dipindahkan ke dalam juice, dan kedua, ragi wine yang dibiakkan, Saccharomyces ellipsoides, yang ditambahkan ke dalam juice untuk memulai fermentasi. Salah satu perbedaan terpenting di antara dua ragi ini adalah toleransinya terhadap alkohol. Sebagian besar ragi hanya toleran terhadap kadar alkohol sekitar 4%, dan ketika kadar alkohol melebihi kadar tersebut maka fermentasi berhenti. Ragi wine memiliki toleransi lebih dari 12-14% alkohol sebelum menghentikan pertumbuhannya. Pada ‘unfortified wine’, kandungan akhir alkohol ditentukan oleh toleransi ragi terhadap alkohol dan oleh jumlah gula yang terdapat dalam juice. Pada sebagian besar ‘unfortified wine’, kandungan alkoholnya berkisar 8-14%. Pada ‘fortified wine’, misalnya sherry memiliki kandungan alkohol sebanyak 20%, tetapi hal ini dapat dicapai melalui penambahan waktu distilasi minuman keras, misalnya brandy. Distilasi ‘malt brews’ (minuman hasil fermentasi ragi dari gandum) menghasilkan whiskey. Pada produksi minuman berkadar alkohol rendah, ‘wild yeasts’ tidak menghasilkan sejumlah komponen rasa yang diharapkan pada produk akhir, dan peningkatan pertumbuhan‘wild yeasts’ tidak dibutuhkan selama fermentasi.

Cara membunuh ‘wild yeasts’ dalam ‘must’ dilakukan dengan penambahan sulfur dioksida sebanyak 100 ppm. Sedangkan ragi wine biakkan bersifat resisten terhadap kadar sulfur dioksida tersebut dan ditambahkan sebagai kutur pemula dari pertumbuhan biakan murni pada sterilisasi dan pasteurisasi jus anggur. Selama tahap awal, terdapat udara dalam cairan dan terjadi pertumbuhan ragi dengan cepat; selanjutnya udara tersebut digunakan, berkembang keadaan anaerobik dan mulai terjadi produksi alcohol (Ristiati, 2008).

C. Produksi Vaksin

Vaksin merupakan suspensi mikroorganisme yang dimatikan atau dimodifikasi atau bagian spesifik yang diisolasi dan mikroorganisme yang ketika disuntikkan ke dalam hewan makan hewan tersebut akan menghasilkan imunitas terhadap penyakit tertentu. Sebagian besar merupakan vaksin virus. Kepentingan vaksin rekombinan, pada kenyataannya untuk menggantikan suspensi virus yang dimatikan atau diinaktifkan. Protein virus terpenting, umumnya komponen yang sangat imunogen pada kapsid virus, dapat digunakan dalam dosis tinggi untuk mendatangkan imunitas tingkat tinggi dan cepat tanpa kemungkinan penularan infeksi. Saat ini sudah tersedia suatu rekombinan vaksin hepatitis B, juga sedang dilakukan pengujian pada vaksin untuk herpes manusia, cytomegalovirus, virus campak, dan rabies. Vaksin lain yang dikembangkan adalah beberapa vaksin untuk bakteri patogen, seperti kolera, clamydia, dan gonorrhe (Campbell, 2000).

- Proses Pembuatan Vaksin

a)        Benih Virus

Produksi vaksin dimulai dengan sejumlah kecil virus tertentu (atau disebut benih). Virus harus bebas dari ‘kotoran’, baik berupa virus yang serupa atau variasi dari jenis virus yang sama. Selain itu, benih harus disimpan dalam kondisi “ideal”, biasanya beku, yang mencegah virus menjadi lebih kuat atau lebih lemah dari yang diinginkan. Benih disimpan dalam gelas kecil atau wadah plastik. Jumlah yang kecil hanya 5 atau 10 sentimeter kubik, mengandung ribuan hingga jutaan virus, nantinya dapat dibuat menjadi ratusan liter vaksin. Freezer dipertahankan pada suhu tertentu. Grafik di luar freezer akan mencatat secara terus menerus suhu freezer. Sensor terhubung dengan alarm yang dapat didengar atau alarm komputer yang akan menyala jika suhu freezer berada di luar suhu yang seharusnya.

b)        Pertumbuhan Virus

Setelah mencairkan dan memanaskan benih virus dalam kondisi tertentu secara hati-hati (misalnya, pada suhu kamar atau dalam bak air), sejumlah kecil sel virus ditempatkan ke dalam “pabrik sel,” sebuah mesin kecil yang telah dilengkapi sebuah media pertumbuhan yang tepat sehingga sel memungkinkan virus untuk berkembang biak.

Setiap jenis virus tumbuh terbaik di media tertentu, namun semua media umumnya mengandung protein yang berasal dari mamalia, misalnya protein murni dari darah sapi. Media juga mengandung protein lain dan senyawa organik yang mendorong reproduksi sel virus. Penyediaan media yang benar, pada suhu yang tepat, dan dengan jumlah waktu yang telah ditetapkan, virus akan bertambah banyak.

Selain suhu, faktor-faktor lain harus dipantau adalah pH. pH adalah ukuran keasaman atau kebasaan, diukur pada skala dari 0 sampai 14. dan virus harus disimpan pada pH yang tepat dalam pabrik sel. Air tawar yang tidak asam atau basa (netral) memiliki pH 7. Meskipun wadah di mana sel-sel tumbuh tidak terlalu besar (mungkin ukuran pot 4-8 liter), terdapat sejumlah katup, tabung, dan sensor yang terhubung dengannya. Sensor memantau pH dan suhu, dan ada berbagai koneksi untuk menambahkan media atau bahan kimia seperti oksigen untuk mempertahankan pH, tempat untuk mengambil sampel untuk analisis mikroskopik, dan pengaturan steril untuk menambahkan komponen ke pabrik sel dan mengambil produk setengah jadi ketika siap.

c)         Pemisahan Virus

Ketika sudah tercapai jumlah virus yang cukup banyak, virus dipisahkan dari manik-manik dalam satu atau beberapa cara. Kaldu ini kemudian dialirkan melalui sebuah filter dengan bukaan yang cukup besar yang memungkinkan virus untuk melewatinya, namun cukup kecil untuk mencegah manik-manik dapat lewat. Campuran ini sentrifugasi beberapa kali untuk memisahkan virus dari manik-manik dalam wadah sehingga virus kemudian dapat dipisahkan. Alternatif lain yaitu dengan mengaliri campuran manik-manik dengan media lain sehingga mencuci manik-manik dari virus.

d)        Memilih Strain Virus

Vaksin bisa dibuat baik dari virus yang dilemahkan atau virus yang dimatikan. Pemilihan satu dari yang lain tergantung pada sejumlah faktor termasuk kemanjuran vaksin yang dihasilkan dan efek sekunder. Virus yang dibuat hampir setiap tahun sebagai respon terhadap varian baru virus penyebab, biasanya berupa virus yang dilemahkan. Virulensi virus bisa menentukan pilihan; vaksin rabies, misalnya, selalu vaksin dari virus yang dimatikan.

Jika vaksin dari virus dilemahkan, virus biasanya dilemahkan sebelum dimulai proses produksi. Strain yang dipilih secara hati-hati dibudidayakan (ditumbuhkan) berulang kali di berbagai media. Ada jenis virus yang benar-benar menjadi kuat saat mereka tumbuh. Strain ini jelas tidak dapat digunakan untuk vaksin ‘attenuated’. Strain lainnya menjadi terlalu lemah karena dibudidayakan berulang-ulang, dan ini juga tidak dapat diterima untuk penggunaan vaksin.

Virus ini kemudian dipisahkan dari media tempat dimana virus itu tumbuh. Vaksin yang berasal dari beberapa jenis virus (seperti kebanyakan vaksin) dikombinasikan sebelum pengemasan. Jumlah aktual dari vaksin yang diberikan kepada pasien akan relatif kecil dibandingkan dengan jumlah medium yang dengan apa vaksin tersebut diberikan. Keputusan mengenai apakah akan menggunakan air, alkohol, atau solusi lain untuk injeksi vaksin, misalnya, dibuat setelah tes berulang-ulang demi keselamatan, steritilitas, dan stabilitas.

e)         Pengontrolan Kualitas

Untuk melindungi kemurnian vaksin dan keselamatan pekerja yang membuat dan mengemas vaksin, kondisi kebersihan laboratorium diamati pada seluruh prosedur. Semua transfer virus dan media dilakukan dalam kondisi steril, dan semua instrumen yang digunakan disterilisasi dalam autoklaf  sebelum dan sesudah digunakan.

D. Produksi Mikroorganisme Untuk Digunakan sebagai Insektisida (Biosida)

Mikroorganisme berasosiasi dengan serangga dengan berbagai macam cara, mulai dari asosiasi mutualistik (simbiose) sampai yang bersifat parasitik. Mikroorganisme parasit ini dapat menyebabkan penyakit bagi serangga, dan dikenal sebagai patogen serangga (entomopatogen). Telah diketahui bahwa ada sekitar 1500 spesies mikroba menyebabkan penyakit pada antropoda, termasuk serangga. Berbagai patogen serangga yang telah dimanfaatkan sebagai insektisida mikrobiologi ditampilkan di bawah ini. Banyak diantaranya telah diproduksi secara komersial (Anonim, 2011). 

1)        Insektisida dari Jamur

Tidak seperti patogen serangga lainnya (misalnya bakteri dan virus) yang umumnya harus di makan dan dicerna agar dapat menginfeksi inangnya, jamur dapat menginfeksi inangnya (dalam hal ini serangga hama) dengan cara penetrasi langsung. Apabila spora jamur menempel pada kulit serangga, dan apabila kondisi mendukung, maka spora akan berkecambah, menembus kutikula serangga dan masuk kedalam tubuh serangga. Dalam tubuh serangga jamur akan berkembang membentuk hifa dan miselium hingga memenuhi bagian dalam tubuh serangga, hingga serangga akhirnya mati. Jamur kemudian hidup sebagai saprofit dan menyerap hara dari tubuh serangga yang sudah mati. Tubuh buah jamur kemudian muncul dari bangkai serangga inang, menghasilkan spora, dan siap disebarkan untuk menginfeksi serangga lainnya.

Tanaka dan Kaya (1993) telah mendata jamur penyebab penyakit serangga (entomopatogen) yang terdapat dalam 8 kelas, 13 ordo dan 57 genus. Banyak diantaranya yang bersifat sangat spesifik (hanya menginfeksi serangga tertentu).

a.        Beauveria bassiana (Balsamo) Vuillemin

 sebagai insektisida. Jamur ini dahulu dikenal dengan nama Botrytis bassiana. Jamur entomopatogen (penyebab penyakit serangga) ini menginvasi tubuh serangga sasaran. Spora (konidia) jamur akan menempel pada kutikula serangga, dan saat berkecambah, benang jamur (hifa) akan menembus kutikula dan berkembang didalam tubuh serangga.  Diaplikasikan dengan disemprotkan pada kanopi tanaman. Dapat diaplikasikan bersama insektisida lain, dengan tambahan ajuvant dan sebagainya

- Beauveria bassiana isolat BB 147

Isolat ini digunakan untuk mengendalikan penggerek tongkol jagung (Ostrinia nubilalis, european corn borer dan Ostrinia furnacalis, asian corn borer), pada tanaman jagung dan padi.

- Beauveria bassiana isolat stanes

Isolat ini digunakan untuk mengendalikan penggerek buah kopi, lundi (uret), penngerek buah kapas, ulat potong (cutworm), wereng batang coklat dan ulat kubis, pada tanaman teh, kopi, kapas, tomat, okra, terung dan

- Beauveria bassiana isolat GHA

            Isolat GHA terutama efektif untuk mengendalikan kutu kebul (whitefly), thrips, aphids, serta kutu dompolan, pada tanaman sayuran dan tanaman hias.

- Beauveria bassiana isolat ATCC 74040

            B. bassiana isolat ATCC 74040 efektif untuk mengendalikan Coleoptera dan Hemiptera pada lapangan rumput dan tanaman hias.

b. Beauveria brongniartii (Saccardo) Petch

            Jamur yang dimanfaatkan sebagai insektisida ini pernah dikenal dengan nama Beauveria tenella. Dewasa ini ada 3 isolat yang dikomersialkan, yakni isolat Bb96 (isolat Swiss) dan IMBST 95.031 serta 95.041 (isolat Austria). Seperti jamur entomopatogen lainnya, jamur ini juga menyerang tubuh serangga sasaran. Spora (konidia) jamur akan menempel pada kutikula serangga, dan saat berkecambah, benang jamur (hifa) akan menembus kutikula dan berkembang didalam tubuh serangga.

 c. Hirsutella thompsonii Fisher

            Akarisida biologis komersial berisi jamur Hirsutella thompsonii isolat MF(Ag)S (ITCC 4962; IMI 385470), digunakan untuk mengendalikan tungau dari famili Eriophyidae, terutama tungau kelapa Aceria guerreronis. Pertama kali diisolasi dari tungau Eriophyidae di Tamil Nadu, India.

d. Lagenidium giganteum Couch

Lagenidium giganteum digunakan untuk mengendalikan larva nyamuk, yang meluputi genus-genus Aedes, Anopheles, Coquillettidea, Culex, dan sebagainya. L. giganteum adalah parasit dari larva nyamuk.

e. Lecanicillium lecanii (Zimmerman) Gams & Zare

Dahulu dikenal dengan nama lama Cephalosporium lecanii atau Verticillium lecanii. Jamur L. lecanii adalah entomopatogen yang bertindak dengan mendegradasi kutikula serangga sasaran. Spora yang menempel pada kutikula serangga, saat berkecambah akan masuk kedalam tubuh serangga dengan menembus kutikula, baik dengan kekuatan fisik maupun bantuan enzym. Hifa jamur kemudian akan berkembang dalam tubuh serangga yang menyebabkan serangga sakit dan akhirnya mati.

f. Metarhizium anisopliae Sorok

Insektisida biologi Metarhizium anisopliae dahulu dikenal dengan nama Penicillium anisopliae dan Entomophthora anisopliae. Jamur yang umum terdapat pada serangga yang mati, dan produk komersial diisolasi dai wereng batang padi (Nilaparvata lugens). Ada produk yang khusus untuk mengendalikan rayap, ada pula yang diregistrasi untuk wereng padi (Nilaparvata lugens) dan hama lain dari ordo Coleoptera dan Lepidoptera, ada pula yang khusus untuk mengendalikan kecoa.

• Metarhizium anisopliae var. acridium

Jamur ini khusus digunakan untuk mengendalikan belalang. Produk komersial terdiri atas isolat IMI 330189 dan FI-985.

• Metarhizium anisopliae var. anisopliae

Varitas khusus untuk mengendalikan larva kumbang (uret, lundi) Dermolepida albohirtum pada perkebunan tebu.

• Metarhizium anisopliae isolat ICIPE 30

Isolat jamur M. anisopliae khusus untuk mengendalikan rayap dari genus Macrotermes, Microtermes dan Odontotermes, pada pertanaman jagung, ubi kayu, jeruk, kopi, agroforestry, dan sayuran yang diserang rayap. Juga digunakan untuk melindungi bangunan, dsb. dari serangan rayap.

• Metarhizium anisopliae isolat ICIPE 69

Produk ini khusus untuk mengenalikan hama thrips (Megalurothrips sjostedti, Thrips tabaci dan Frankliniella occidentalis), pada tanaman sayuran dan tanaman hias.

·         Metarhizium flavoviridae var. flavoviridae Gams & Rozsypal

Metarhizium flavoviridae var. flavoviridae isolat F001, digunakan untuk mengendalikan Adoryphorus coulani pada lapangan rumput (turf).

g. Paecilomyces fumosoroseus (Wiize) AHS Brown & G. Smith

Paecilomyces furosomoseus merupakan insektisida dan akarisida berbasis jamur yang dimanfaatkan untuk mengendalikan berbagai jenis serangga, seprti kutu kebul (Trialeuroes vapororiorum dan Bemisia tabaci). Juga memiliki efikasi terhadap aphids, thrips dan tungau (spider mites). Isolat Apopka 97 (PFR 97) dari jamur ini telah diproduksi secara komersial, dan direkomendasikan untuk digunakan pada tanaman hias serta tanaman pangan, baik di dalam rumah kaca atau di lapangan.

2) Insektisida dari Bakteri

            a. Bacillus sphaericus Neide

Bakteri ini terutama digunakan sebagai insektisida biologi di bidang kesehatan masyarakat untuk mengendalikan nyamuk, terutama efektif untuk Culex spp. Bacillus sphaericus isolat 2362 dipilih untuk dikomersialkan karena isolat ini efektif untuk mengendalikan larva Culex spp. B. sphaericus bertindak sebagai racun perut, dan saat sporulasi bakteri menghasilkan kristal protein. Setelah termakan, dalam usus serangga kristal protein yang merupakan pro-toksin ini akan dirubah menjadi racun (toksin) oleh enzym protease. Toksin ini selanjutnya akan terikat pada sel-sel usus tengah (midgut) pada lokasi spesifik dimana mereka aktif sebagai racun, dan akhirnya mematikan serangga dengan menghancurkan selaput usus.

            - Bacillus thuringiensis Berliner

B. thuringiensis (Bt) mungkin merupakan insektisida mikrobiologi yang paling luas dikenal. Bakteri gram positif ini dideteksi pertama kali pada tahun 1902 pada larva ulat sutera (Bombyx mori) yang mati. Di Eropa, Bt diketemukan juga diketemukan sebagai penyakit pada bubuk tepung di Thuringen (Jerman). Bacillus thuringiensis (Bt) merupakan patogen (penyebab penyakit) bagi berbagai jenis serangga yang sangat spesifik. Bt merupakan insektisida racun perut.  

b. Paenibacillus popilliae Newman

Sebelumnya dikenal dengan nama Bacillus popilliae diketemukan oleh pegawai Deptan Amerika. Bakteri ini diisolasi dari Popillia japonica, dan digunakan untuk mengendalikan kumbang ini.

            c. Serratia entomophila Grimont

Bakteri yang dimanfaatkan untuk mengendalikan semacam lundi (uret) dari kumbang Costelytra zealandica) pada padang rumput (turf) di New Zealand.

3)  Insektisida dari Virus

Berbagai virus secara alami diketahui merupakan patogen (penyebab penyakit) yang dapat menyebabkan kematian serangga. Virus patogen ini umumnya bersifat sangat spesifik, hanya mengendalikan satu jenis serangga hama saja. Tentu selalu ada kekecualian, misalnya Anagrapha falfifera nucleopolyhedrovirus (AfNPV) mampu mengendalikan lebih dari 30 spesies larva Lepidoptera yang berbeda.

Insektisida berbasis virus umumnya merupakan larvisida (hanya membunuh larva serangga) racun lambung. Virus harus dimakan terlebih dahulu oleh serangga hama, dan didalam sistim pencernaan serangga virus mulai berkembang dan menyebabkan penyakit serta membunuh serangga hama. Kematian karena virus patogen ini umumnya cukup lama, antara beberapa hari hingga dua minggu sesudah aplikasi. Efikasi insektisida virus juga dipengaruhi oleh kondisi alam, seperti suhu udara dan perkembangan larva serangga.

1.      Granulosis Virus

Insektisida berbahan aktif granulosis virus bersifat sebagai racun lambung. Serangga harus memakan virus agar virus efektif membunuhnya. Sesudah termakan, dinding pembungkus protein virus akan terlarutkan dalam usus serangga yang bersifat alkalis, dan partikel virus akan dilepaskan kedalam usus serangga. Virus kemudian akan menginvasi inti sel (nukleus) dan berkembang biak di dalamnya, menyebabkan serangga yang terpapar sakit, dan berakhir dengan kematian.

a.      Adoxophyes orana granulosis virus (AoGV)

Adoxophyaes orana granulosis virus (AoGV) adalah virus yang terdapat luas secara alami sebagai penyakit (patogen) pada fruit tortrix moth (Adoxophyes orana). Produk insektisida biologi komersial diisolasi dari A. orana yang terinfeksi. AoGV digunakan hanya untuk mengendalikan fruit tortrix moth (Adoxopyes orana) pada beberapa tanaman buah.

b.      Cydia pomonella granulosis virus (CpGV)

Virus ini merupakan penyakit alami dari codling moth (Cydia pomonella), semacam hama yang umum menyerang buah apel dan pir.

c.       Plodia interpunctella granulosis virus (IMMGV)

Virus ini merupakan penyaki sejenis hama gudang yang merusak buah-buahan kering dan kacang-kacangan. Virus ini dibiakkan dan diproduksi secara komersial sebagai insektisida biologi untuk mengendalikan hama ini.

d.      Autographa californica nucleopolyhedrovirus (AcNVP)

Virus ini diisolasi dari Autographa californica yang terinfeksi. AcNVP sebagai insektisida biologi memiliki spektrum pengendaliannya cukup luas (lebih dari 30 spesies Lepidoptera) untuk mengendalikan larva Lepidoptera, pada jagung, sayuran, tanaman buah-buahan, dan tanaman hias. 

e.       Mamestra brassicae nucleopolyhedrovirus (MbNPV)

Mamestra brassicae nucleopolyhedrovirus (MbNPV) merupakan penyakit alami dari ngengat kubis (Mamestra brassicae). Diiolasi pertama kali dari larva yang terinfeksi di Prancis oleh peneliti dari INRA, dan dikembangkan sebagai insektisida biologi oleh NPP (Natural Plant Protection). MbNPV digunakan untuk mengendalikan Mamestra brassicae, Helicoverpa armigera, Phthorimaea operculella dan Plutella xylostella pada tanaman sayuran, kentang, Cruciferae dan tanaman hias. Diaplikasikan dengan cara disemprotkan pada kanopi daun.

f.        Spodoptera exigua nucleopolyhedro virus (SeNPV)

Virus ini merupakan penyakit bagi Spodoptera exigua yang luas terdapat di alam (juga di Indonesia). Sebagai insektisida biologi, SeNPV khusus digunakan untuk mengendalikan larva Spodoptera exigua (ulat bawang) pada berbagai tanaman, seperti sayuran, kapas, tanaman hias, anggur dsb.

4) Insektisida dari Protozoa

Beberapa spesies protozoa (dari kelompok Mikrosporidium) ternyata juga menyebabkan penyakit pada serangga, yang bisa mengakibatkan kematian serangga sasaran. Sejauh ini 2 spesies telah diproduksi secara komersial :

1.      Nosema locustae Canning

Nosema locustae diproduksi sebagai insektisida biologi dari rearing in vivo pada tubuh belalang, dan digunakan terutama untuk mengendalikan belalang.

2.      Vairimorpha necatrix (Kramer) Piley

Pertama kali dilaporkan sebagai penyakit pada ulat Pseudaletia unipuncta (semacam ulat grayak) di Hawaii. Insektisida biologi digunakan untuk mengendalikan serangga hama dari ordo Lepidoptera, seperti Helicoverpa, Ostrinia, Spodoptera dan Tricliplusia, pada berbagai tanaman, termasuk jagung, kedelai, kapas, dan tanaman sayuran.