- Pupuk hayati didefinisikan sebagai substansi yang berisi mikroorganisme pemacu pertumbuhan dengan meningkatkan ketersediaan hara utama bagi tumbuhan (Vassey 2003). Penggunaan pupuk hayati menjadi sebuah terobosan penting pada bidang pertanian di saat harga pupuk anorganik yang tinggi dan degradasi lahan terus meningkat. Pengertian di atas memberikan gambaran bahwa pupuk hayati pada dasarnya adalah untuk membantu tanaman dalam penyediaan dan proses serapan hara. Prinsip kerja pupuk hayati adalah menghasilkan ketersediaan unsur-unsur hara penting yang diperlukan oleh tanaman atau menghasilkan senyawa senyawa metabolik yang berperan sebagai enzim atau fitohormon yang dapat memacu pertumbuhan tanaman (Hindersah & Simarmata 2004).
Pupuk hayati
mempunyai dua implikasi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman yaitu
implikasi secara langsung dan tidak langsung. Implikasi secara langsung
terhadap tanaman adalah bahwa pupuk hayati membantu tumbuhan dalam memfiksasi
nitrogen, melarutkan fosfat, memproduksi hormon pertumbuhan seperti auksin,
giberelin, dan sitokinin yang dapat memacu setiap tahapan pertumbuhan dan
perkembangan tanaman. Sedangkan implikasi secara tidak langsung adalah
peranannya dalam memproduksi antibiotik, menginduksi sistem pertahanan, mensintesis
senyawa metabolik anti jamur, memproduksi enzim yang dapat melisis dinding sel
cendawan serta berkompetisi dengan bakteri patogen lainnya di daerah perakaran
(Glick et al. 1999)
Istilah pupuk
hayati digunakan sebagai nama kolektif untuk semua kelompok fungsional mikroba
tanah yang dapat berfungsi sebagai penyedia hara dalam tanah, sehingga dapat
tersedia bagi tanaman. Pemakaian istilah ini relatif baru dibandingkan dengan
saat penggunaan salah satu jenis pupuk hayati komersial pertama di dunia yaitu
inokulan Rhizobium yang sudah lebih dari 100 tahun yang lalu. Pupuk hayati
dalam buku ini dapat didefinisikan sebagai inokulan berbahan aktif organisme
hidup yang berfungsi untuk menambat hara tertentu atau memfasilitasi
tersedianya hara dalam tanah bagi tanaman. Memfasilitasi tersedianya hara ini
dapat berlangsung melalui peningkatan akses tanaman terhadap hara misalnya oleh
cendawan mikoriza arbuskuler, pelarutan oleh mikroba pelarut fosfat, maupun
perombakan oleh fungi, aktinomiset atau cacing tanah. Penyediaan hara ini
berlangsung melalui hubungan simbiotis atau nonsimbiotis. Secara simbiosis
berlangsung dengan kelompok tanaman tertentu atau dengan kebanyakan tanaman,
sedangkan nonsimbiotis berlangsung melalui penyerapan hara hasil pelarutan oleh
kelompok mikroba pelarut fosfat, dan hasil perombakan bahan organik oleh
kelompok organisme perombak. Kelompok mikroba simbiotis ini terutama meliputi
bakteri bintil akar dan cendawan mikoriza. Penambatan N2 secara simbiotis
dengan tanaman kehutanan yang bukan legum oleh aktinomisetes genus Frankia di
luar cakupan buku ini. Kelompok cendawan mikoriza yang tergolong ektomikoriza
juga di luar cakupan baku ini, karena kelompok ini hanya bersimbiosis dengan
berbagai tanaman kehutanan. Kelompok endomikoriza yang akan dicakup dalam buku
ini juga hanya cendawan mikoriza vesikulerabuskuler, yang banyak mengkolonisasi
tanaman-tanaman pertanian.
Kelompok
organisme perombak bahan organik tidak hanya mikrofauna tetapi ada juga
makrofauna (cacing tanah). Pembuatan vermikompos melibatkan cacing tanah untuk
merombak berbagai limbah seperti limbah pertanian, limbah dapur, limbah pasar,
limbah ternak, dan limbah industri yang berbasis pertanian. Kelompok organisme
perombak ini dikelompokkan sebagai bioaktivator perombak bahan organik.
- Pupuk mikrobiologis bukanlah pupuk biasa yang secara langsung meningkatkan kesuburan tanah dengan menambahkan nutrisi ke dalam tanah. Pupuk mikrobiologis menambahkan nutrisi melalui proses alami, yaitu fiksasi nitrogen atmosfer, menjadikan fosfor bahan yang terlarut, dan merangsang pertumbuhan tanaman melalui sintesis zat-zat yang mendukung pertumbuhan tanaman. Mikroorganisme dalam pupuk mikrobiologis mengembalikan siklus nutrisi alami tanah dan membentuk material organik tanah. Melalui penggunaan pupuk mikrobiologis, tanaman yang sehat dapat ditumbuhkan sambil meningkatkan keberlanjutan dan kesehatan tanah.
- 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 mm. Karekteristik packed-bed reaktor
diberikan pada tabel 1. 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.
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.
Sistem
fed-batch
Sistem ini
adalah suatu sistem yang menambahkan 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 mi 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 mi juga dapat menghindarkan efek toksik
dan komponen media. Proses fed-batch ini
telah diterapkan secara luas dalam berbagai industri fermentasi dan relatif
lebih mudah digunakan untuk perbaikan proses batch dibandingkan dengan proses
kontinu . Dengan melihat berbagai keuntungan penggunaan dekstranase maka
pengembangan teknik fermentasi enzim untuk korespondensi mutlak diperlukan.
Dengan teknik fermentasi yang baik dan tepat akan membantu produksi mikroba
secara optimum.
- 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.
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.
