Macam - Macam Fungsi Mikroba Bidang Industri, Kesehatan, Pembasmi Hama Tanaman, Pencemaran dan Biogas
Macam - Macam Fungsi Mikroba dalam Bidang Industri, Kesehatan, Pembasmi Hama Tanaman, Pencemaran dan Biogas
Saat ini dunia telah menghasilkan ribuan ion berbagai jenis - jenis asam amino melalui industri yang menggunakan jasa mikroorganisme. Beberapa jenis asam amnio tersebut antara lain asam glutamat dan lisin.
Asam sitrat, yang biasa memberi rasa getir atau pahit pada cita rasa makanan merupakan unsur pokok dalam berbagai jenis jeruk. Semula asam ini dikenal sebagai produk dari metabolisme Aspergillus niger, tetapi dapat juga disintesis secara kimia. Namun, biaya uang diperlukan cukup mahal dibandingkan dengan fermentasi melalui jamur. Asam sitrat ini merupakan antioksidan dan penaksir pH dalam berbagai jenis makanan.
Jamur Aspergillus niger akan mengeluarkan asam sitrat, apabila tersedia unsur besi yang terbatas dan tetes sirup. Dunia memproduksi A. Niger 300.000 ton per tahun. Sebagian besar digunakan untuk makanan suplemen dan 30% untuk bidang farmasi dan industri.
c. Enzim
Banyak jenis enzim yang secara luas telah digunakan dalam dunia indsutri. Setiap enzim berfungsi untuk kepentingan tertentu. Beberapa enzim yang penting dalam industri makanan adalah kelompok amilase, protease dan lipase.
Amilase
Amilase banyak digunakan dalam produksi sirup dari tepung jagung, produksi kanji atau lem, serta dalam produksi glukosa dari tepung. Beberapa jenis mikroba yang mampu memproduksi enzim amilase, antara lain Aspergillus niger, Aspergillus oryzae dan Bacillus subtilis.
Protease
Protease adalah enzim pengatur kadar protein. Di negara industri maju, sebagian besar roti yang dimasak, dibuat dengan menggunakan protease. Protease tersebut mengatur jumlah protein di dalam gandum sehingga roti yang dimasak dapat seragam dan mengangkat hasilnya.
Enzim protease jenis lain adalah bersifat sebagai proteolitik. Proteolitik sangat berguna untuk pelunak daging, sedangkan dalam detergen sebagai bahan tambahan untuk memindahkan noda - noda protein. Protease diproduksi secara besar - besaran dengan bantuan Aspergillus oryzae.
Lipase
Enzim ini penting untuk menghidrolis lemak dan dihasilkan oleh jamur Aspergillus niger. Enzim ini banyak digunakan oleh perusahaan susu, yaitu untuk meningkatkan cita rasa produknya.
- Asam glutamat merupakan asam amnio bahan utama memproduksi monosodium glutamat (MSG) yang penting menambah cita rasa makanan. Industri asam glutamat ini memerlukan bantuan bakteri Corynobacterium glutamicum. Untuk dapat menghasilkan asam glutamat, bakteri tersebut diberikan sejumlah minimal vitamin biotin.
- Lisin termasuk jenis asam amino yang tidak dapat disintesis oleh hewan. Bagi manusia, lisin diperlukan dalam jumlah sedikit. Akan tetapi, hewan memerlukanya dalam jumlah besar. Corynobacterium glutamicum memiliki kekurangan enzim pembentuk treonin sehingga dalam memproduksi lisin secara besar - besaran diperlukan mutan dari Corynobacterium. Selain diperlukanya mutan untuk memperkecil zat penghambat, medium tempat tumbuh C. Glutamicum juga ditambahkan treonin. Treonin sangat diperlukan untuk pertumbuhan bakteri pembentuk lain.
- Metionin, alanin, glisin dan sistein. Asam - asam amino ini tidak dapat dihasilkan melalui fermentasi bakteri mikroorganisme, tetapu melalui sintesisi secara kimia.
Asam sitrat, yang biasa memberi rasa getir atau pahit pada cita rasa makanan merupakan unsur pokok dalam berbagai jenis jeruk. Semula asam ini dikenal sebagai produk dari metabolisme Aspergillus niger, tetapi dapat juga disintesis secara kimia. Namun, biaya uang diperlukan cukup mahal dibandingkan dengan fermentasi melalui jamur. Asam sitrat ini merupakan antioksidan dan penaksir pH dalam berbagai jenis makanan.
Jamur Aspergillus niger akan mengeluarkan asam sitrat, apabila tersedia unsur besi yang terbatas dan tetes sirup. Dunia memproduksi A. Niger 300.000 ton per tahun. Sebagian besar digunakan untuk makanan suplemen dan 30% untuk bidang farmasi dan industri.
c. Enzim
Banyak jenis enzim yang secara luas telah digunakan dalam dunia indsutri. Setiap enzim berfungsi untuk kepentingan tertentu. Beberapa enzim yang penting dalam industri makanan adalah kelompok amilase, protease dan lipase.
Amilase
Amilase banyak digunakan dalam produksi sirup dari tepung jagung, produksi kanji atau lem, serta dalam produksi glukosa dari tepung. Beberapa jenis mikroba yang mampu memproduksi enzim amilase, antara lain Aspergillus niger, Aspergillus oryzae dan Bacillus subtilis.
Protease
Protease adalah enzim pengatur kadar protein. Di negara industri maju, sebagian besar roti yang dimasak, dibuat dengan menggunakan protease. Protease tersebut mengatur jumlah protein di dalam gandum sehingga roti yang dimasak dapat seragam dan mengangkat hasilnya.
Enzim protease jenis lain adalah bersifat sebagai proteolitik. Proteolitik sangat berguna untuk pelunak daging, sedangkan dalam detergen sebagai bahan tambahan untuk memindahkan noda - noda protein. Protease diproduksi secara besar - besaran dengan bantuan Aspergillus oryzae.
Lipase
Enzim ini penting untuk menghidrolis lemak dan dihasilkan oleh jamur Aspergillus niger. Enzim ini banyak digunakan oleh perusahaan susu, yaitu untuk meningkatkan cita rasa produknya.
- Mikroorganisme Dalam bidang Kesehatan
a. Mikroba Penghasil Vitamin
Vitamin merupakan gizi yang mutlak diperlukan tubuh manusia, tetapi tubuh kita tidak dapat membuatnya sendiri. Untuk mengatasi semakin meningkatnya kebutuhan vitamin, sekarang telah ditemukan mikroba yang mampu memproduksi vitamin. Bahkan, beberapa diantaranya telah mampu diproduksi secara besar - besaran untuk dikomersialkan.
Sebagai controh adalah vitamin B12 yang dihasilkan oleh bakteri Pseudomonas sp. dan Propinoni bacterium. Riboflavin merupakan vitamin yang dihasilkan oleh fermentasi jamur, misalnya jamur Ashbya gossipi.
b. Mikroorganisme Penghasil Obat
Beberapa jenis mikroorganisme, telah lama dimanfaatkan manusia sebagai penghasil obat - obatan karena mampu membuat antibiotika. Antibiotika yang dihasilkan mikroorganisme, pertama kali oleh Alexander Flemming pada tahun 1928 dari jamur Penicillium notatum.
Walaupun Penicillium notatum kurang potenisial, tetapi penemuan ini mendorong pengembangan teknologi di bidang obat - obatan. Pada tahun 1951, Penicillium Chrysogenum berhasil ditemukan dan lebih potenisal dalam memproduksi antibiotika penisilin.
Penelitian dan pengembangan obat - obatan, khususnya antibiotika menekankan kepada tiga aspek, yaitu sebagai berikut.
Produksi antibiotika baru dapat juga dihasilkan melalui fusi atau peleburan sel dengan mengaktifkan gen yang semula tidak aktif. Tujuan fusi ini adalah untuk rekombinan baru yang mengandung substansi genetik dari dua sel tersebut. Sel yang berfusi bisa berasal dari spesies yang berlainan sama sekali, atau berlainan varietasnya.
Bila cara ini berhasil maka rekayasa genetika dapat diguanakan untuk membentuk antibiotika yang termodifikasi. Interferon merupakan zat yang dihasilkan melalui proses fusi sel tersebut. Interferon adalah sauatu senyawa antivirus yang dapat mengobati beberapa bentuk kanker.
Di samping interferon, masih banyak senyawa obat, vaksin dan hormon yang diproduksi melalui rekayasa genetika.
Vitamin merupakan gizi yang mutlak diperlukan tubuh manusia, tetapi tubuh kita tidak dapat membuatnya sendiri. Untuk mengatasi semakin meningkatnya kebutuhan vitamin, sekarang telah ditemukan mikroba yang mampu memproduksi vitamin. Bahkan, beberapa diantaranya telah mampu diproduksi secara besar - besaran untuk dikomersialkan.
Sebagai controh adalah vitamin B12 yang dihasilkan oleh bakteri Pseudomonas sp. dan Propinoni bacterium. Riboflavin merupakan vitamin yang dihasilkan oleh fermentasi jamur, misalnya jamur Ashbya gossipi.
b. Mikroorganisme Penghasil Obat
Beberapa jenis mikroorganisme, telah lama dimanfaatkan manusia sebagai penghasil obat - obatan karena mampu membuat antibiotika. Antibiotika yang dihasilkan mikroorganisme, pertama kali oleh Alexander Flemming pada tahun 1928 dari jamur Penicillium notatum.
Walaupun Penicillium notatum kurang potenisial, tetapi penemuan ini mendorong pengembangan teknologi di bidang obat - obatan. Pada tahun 1951, Penicillium Chrysogenum berhasil ditemukan dan lebih potenisal dalam memproduksi antibiotika penisilin.
Penelitian dan pengembangan obat - obatan, khususnya antibiotika menekankan kepada tiga aspek, yaitu sebagai berikut.
- Harus dihasilkan mikroorganisme yang baik dan mampu menghasilkan antibiotika dalam jumlah besar.
- Diperlukan metode untuk memisahkan antibiotika dari senyawa lain yang dihasilkan oleh mikroorganisme bersangkutan.
- Perlu disiapkan sarana untuk menumbuhkan mikroorganisme, sehingga dapat dipanen antibiotika yang diharapkan.
Bila cara ini berhasil maka rekayasa genetika dapat diguanakan untuk membentuk antibiotika yang termodifikasi. Interferon merupakan zat yang dihasilkan melalui proses fusi sel tersebut. Interferon adalah sauatu senyawa antivirus yang dapat mengobati beberapa bentuk kanker.
Di samping interferon, masih banyak senyawa obat, vaksin dan hormon yang diproduksi melalui rekayasa genetika.
- Mikroorganisme sebagai Pembasmi Hama Tanaman
Di alam ini banyak bakteri yang hanya dapat hidup sebagai parasit pada jenis organisme tertentu saja dan tidak mengganggu atau merugikan organisme jenis lainya. Sifat mikroorganisme semacam ini dapat dimanfaatkan dalam bioteknologi pembasmian hama atau dikenal dengan biological control.
Sebagai contoh adalah bakteri hasil rekayasa yang disebut bakteri minus es, yang merupakan keturunan dari Pseudomonas. Bakteri ini dapat melawan pembentukan es selama miusim dingin, berbeda dengan bakteri yang secara alami hidup dipermukaan tumbuhan.
Bila bakteri minun es ini disemprotkan ke tumbuhan maka akan berkompetisi dengan bakateri yang belum direkayasa. Selanjutnya bakteri yang direkayasa tersebut akan memindahkan dan mengganti bakteri normal, sehingga kerusakan bagian tumbuhan yang mengakibatkan turunya panenan dapat dikurangi. Setelah diterapkan dilapangan, ternyata penyemprotan bakteri minun es dapat meningkatkan panen pertanian.
Contoh lain adalah penggunaan bakteri Bacillus thuringiensis yang patogen terhadap ulat hama tanaman. Pengembangan bakteri tersebut ternyata memberikan banyak keuntungan. Pembasmian ulat hama dengan menggunakan Bacillus thuringiensis, ternyata tidak menimbulkan dampak negatif kepada lingkungan serta tidak meinggalkan residu yang berbahaya.
Penggunaan Bacillus thuringiensis sebagai pembasmi hama, didasarkan pada racun yang dihasilkan oleh Bacillus thuringiensis. Racun tersebut masuk kedalam saluran pencernaan insekta dan merusak sel - sel epithelium, sehingga makanan tidak dapat dicerna oleh insekta. Karena tidak adanya makanan yang masuk, insekta tersebut kelaparan dan akhirnya mati. Keuntungan penggunaan rekayasa genetika dalam mengatasi hama, antara lain sebagai berikut.
Bila bakteri minun es ini disemprotkan ke tumbuhan maka akan berkompetisi dengan bakateri yang belum direkayasa. Selanjutnya bakteri yang direkayasa tersebut akan memindahkan dan mengganti bakteri normal, sehingga kerusakan bagian tumbuhan yang mengakibatkan turunya panenan dapat dikurangi. Setelah diterapkan dilapangan, ternyata penyemprotan bakteri minun es dapat meningkatkan panen pertanian.
Contoh lain adalah penggunaan bakteri Bacillus thuringiensis yang patogen terhadap ulat hama tanaman. Pengembangan bakteri tersebut ternyata memberikan banyak keuntungan. Pembasmian ulat hama dengan menggunakan Bacillus thuringiensis, ternyata tidak menimbulkan dampak negatif kepada lingkungan serta tidak meinggalkan residu yang berbahaya.
Penggunaan Bacillus thuringiensis sebagai pembasmi hama, didasarkan pada racun yang dihasilkan oleh Bacillus thuringiensis. Racun tersebut masuk kedalam saluran pencernaan insekta dan merusak sel - sel epithelium, sehingga makanan tidak dapat dicerna oleh insekta. Karena tidak adanya makanan yang masuk, insekta tersebut kelaparan dan akhirnya mati. Keuntungan penggunaan rekayasa genetika dalam mengatasi hama, antara lain sebagai berikut.
- Pestisida lebih mahal dan butuh waktu dalam pemakaianya.
- Pestisida kurang selektif sehingga selain membunuh hama penganggu, juga dapat membunuh hewan yang bermanfaat, misalnya serangga uang berperan dalam penyerbukan tanaman.
- Beberapa insektisida terakumulasi (terkumpul dan menumpuk) di lingkungan dan dapat mengganggu keseimbangan lingkungan dalam jangka waktu lama.
- Mikroorganisme Untuk Mengatasi Pencemaran
Salah satu dampak dari peledakan jumlah penduduk dan perkembangan teknologi adalah timbulnya pencemaran terhadap lingkungan. sebenarnya, hingga batas tertentu, lingkungan sekitar kita masih mampu membersihkan dirinya dari segala macam zat pencemar. Namun, kalau jumlahnya sudah melebihi kemampuan lingkungan untuk membersihkan maka untuk mengatasinya memerlukan keterlibatan manusia.
Dalam rangka mengatasi masalah pencemaran lingkungan ini, para pakar telah mencoba merekayasa mikroba untuk mendapatkan strain mikroba yang dapat membantu mengatasi pencemaran, khususnya pencemaran oleh limbah beracun.
Yang dikembangkan saat ini, antara lain penanganan limbah oleh mikroorganisme yang mampu menghasilkan gen hidrogen. Mikroba tersebut adalah Clostridium butyrium. Bakteri dimobilisasikan atau dihentikan gerakanya pada saringan limbah cari yang mengandung gula serta menghasilkan gas hidrogen. Gas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar yang tidak menimbulkan polusi.
Limbah - limbah rumah tangga yang mengandung bahan organik, dapat diuraikan oleh bakteri aerob maupun bakteri anaerob.
Dalam rangka mengatasi masalah pencemaran lingkungan ini, para pakar telah mencoba merekayasa mikroba untuk mendapatkan strain mikroba yang dapat membantu mengatasi pencemaran, khususnya pencemaran oleh limbah beracun.
Yang dikembangkan saat ini, antara lain penanganan limbah oleh mikroorganisme yang mampu menghasilkan gen hidrogen. Mikroba tersebut adalah Clostridium butyrium. Bakteri dimobilisasikan atau dihentikan gerakanya pada saringan limbah cari yang mengandung gula serta menghasilkan gas hidrogen. Gas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar yang tidak menimbulkan polusi.
Limbah - limbah rumah tangga yang mengandung bahan organik, dapat diuraikan oleh bakteri aerob maupun bakteri anaerob.
- Mikroorganisme Penghasil Biogas
Prinsip penggunaan biogas untuk bahan bakar, didasarkan pada proses penguraian bahan organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan gas. Gas ini mengandung energi yang dapat dimanfaatkan untuk pemanasan atau penerangan.
Bahan yang digunakan biasanya berupa limbah ternak berupa kotoran hewan. Gas bio terdiri dari 54 sampai 70% metana. Sisanya berupa karbondioksida, nitrogen, hidrogen dan lain - lain.
Kotoran satu ekor sapi selama satu tahun dapat menghasilkan gas metan yang setara dengan 227 liter minyak tanah. Misalnya, 0,5 kg kotoran sapi dapat menghasilkan gas yang dapat digunakan memasak selama satu hari. Di India dan Cina, gas ini digunakan untuk menyalakan lampu, traktor atau menggerakan generator. Mikroorganisme yang terlibat dalam pembuatan biogas ini salah satunya adalah Methanobacterium.
Pada penggunaan biogas, menggunakan bahan sisa atau limbah, selain murah bahkan dapat mengurangi pencemaran. Tetapi jika digunakan bahan bakar fosil, selain akab berakibat pada pencemaran lingkungan, harganya pun lebih mahal.
Bahan yang digunakan biasanya berupa limbah ternak berupa kotoran hewan. Gas bio terdiri dari 54 sampai 70% metana. Sisanya berupa karbondioksida, nitrogen, hidrogen dan lain - lain.
Kotoran satu ekor sapi selama satu tahun dapat menghasilkan gas metan yang setara dengan 227 liter minyak tanah. Misalnya, 0,5 kg kotoran sapi dapat menghasilkan gas yang dapat digunakan memasak selama satu hari. Di India dan Cina, gas ini digunakan untuk menyalakan lampu, traktor atau menggerakan generator. Mikroorganisme yang terlibat dalam pembuatan biogas ini salah satunya adalah Methanobacterium.
Pada penggunaan biogas, menggunakan bahan sisa atau limbah, selain murah bahkan dapat mengurangi pencemaran. Tetapi jika digunakan bahan bakar fosil, selain akab berakibat pada pencemaran lingkungan, harganya pun lebih mahal.