Cara Pembuatan Obat Hewan yang Baik (CPOHB) Agar Aman, Efektif, dan Berkualitas (Bagian III)

BAGIAN III – PRODUKSI

(Meliputi Pengolahan, Pengemasan, Penandaan, dan Pengawasan dalam Proses)

A. Umum

1. Produksi obat hewan harus dilakukan sesuai dengan prosedur tertulis yang telah disahkan.
2. Seluruh tahapan proses produksi, termasuk pengolahan, pengemasan, dan penandaan, harus dirancang untuk menjamin mutu produk akhir sesuai dengan spesifikasi yang ditetapkan.
3. Proses produksi harus dilakukan oleh personel yang kompeten dan berada di bawah pengawasan langsung dari penanggung jawab teknis.
4. Semua kegiatan produksi harus didokumentasikan secara akurat dan lengkap.
5. Peralatan, bahan awal, dan bahan pengemas harus diidentifikasi secara jelas dan disimpan pada kondisi yang mencegah terjadinya kontaminasi atau kekeliruan.
6. Tidak diperkenankan adanya penyimpangan dari prosedur yang telah disetujui tanpa persetujuan tertulis dari bagian yang berwenang.

---

B. Pengolahan

1. Pengolahan harus dilakukan di area yang dirancang untuk mencegah terjadinya kontaminasi silang dan pencampuran yang tidak disengaja.
2. Setiap tahap pengolahan (penimbangan, pencampuran, pengisian, pengeringan, sterilisasi, dll.) harus dilaksanakan sesuai dengan instruksi kerja yang telah ditetapkan.
3. Bahan baku harus diperiksa identitas dan kualitasnya sebelum digunakan dalam proses pengolahan.
4. Peralatan yang digunakan harus bersih, kering, dan dalam kondisi baik sebelum memulai pengolahan.
5. Setiap proses kritis (seperti pencampuran homogen, sterilisasi, atau pengeringan) harus divalidasi untuk memastikan hasil yang konsisten.
6. Jika terjadi penyimpangan selama proses, kegiatan harus segera dihentikan dan dilaporkan kepada penanggung jawab mutu untuk dilakukan evaluasi.
7. Produk antara dan produk setengah jadi harus disimpan dengan cara yang menjamin kualitasnya tetap terpelihara hingga tahap berikutnya.
8. Catatan pengolahan (batch record) harus memuat:
• Nama produk dan nomor bets;
• Tanggal dan waktu setiap tahap proses;
• Nama operator dan pengawas;
• Jumlah bahan yang digunakan dan hasil yang diperoleh;
• Setiap penyimpangan yang terjadi dan tindakan perbaikannya.

---

C. Pengemasan

1. Pengemasan harus dilakukan di area khusus yang dirancang untuk mencegah terjadinya pencampuran produk dan kesalahan penandaan.
2. Bahan pengemas (primer dan sekunder) harus diperiksa terlebih dahulu kesesuaian dan kebersihannya sebelum digunakan.
3. Nomor bets dan tanggal kedaluwarsa harus dicantumkan secara jelas, mudah dibaca, dan tidak mudah dihapus.
4. Pengemasan produk steril harus dilakukan di area dengan tingkat kebersihan sesuai dengan persyaratan aseptik.
5. Sisa bahan pengemas harus dikembalikan ke gudang dengan pencatatan yang memadai dan pemeriksaan ulang oleh petugas yang berwenang.
6. Semua kegiatan pengemasan harus dicatat dalam Batch Packaging Record yang memuat informasi lengkap tentang jumlah produk yang dikemas, bahan pengemas yang digunakan, hasil bersih, serta penyimpangan yang terjadi (jika ada).

---

D. Penandaan (Labeling)

1. Label harus mencerminkan informasi yang benar, jelas, dan tidak menyesatkan tentang identitas, isi, kegunaan, dan cara penggunaan produk.
2. Informasi yang wajib tercantum pada label antara lain:
• Nama dagang dan nama umum produk;
• Bentuk sediaan dan kekuatan;
• Komposisi lengkap;
• Nomor izin edar;
• Nomor bets dan tanggal kedaluwarsa;
• Nama dan alamat produsen;
• Aturan pakai dan peringatan;
• Ketentuan penyimpanan.
3. Penandaan harus dilakukan secara otomatis menggunakan mesin pencetak label yang terkalibrasi dan diawasi untuk mencegah kesalahan.
4. Setiap perubahan atau revisi desain label harus mendapat persetujuan dari bagian pengawasan mutu sebelum digunakan.
5. Label yang rusak, tidak sesuai, atau berlebih harus dimusnahkan dengan pengawasan dan pencatatan resmi.

---

E. Pengawasan dalam Proses

1. Pengawasan dalam proses (in-process control) harus dilakukan pada titik-titik kritis yang dapat memengaruhi mutu produk.
2. Pengujian dapat mencakup parameter seperti berat, volume, homogenitas, pH, viskositas, kadar bahan aktif, dan sterilisasi sesuai dengan jenis sediaan.
3. Hasil pengawasan dalam proses harus dicatat secara lengkap dan dibandingkan dengan batas spesifikasi yang telah ditetapkan.
4. Produk yang tidak memenuhi spesifikasi sementara harus diisolasi dan ditelusuri penyebab ketidaksesuaian sebelum diputuskan untuk diterima, diproses ulang, atau dimusnahkan.
5. Bagian pengawasan mutu harus memiliki wewenang penuh untuk menyetujui kelanjutan proses produksi setelah evaluasi hasil pengawasan dalam proses.

BIV Terungkap: Virus ‘Saudara HIV’ pada Sapi, Benarkah Diam-Diam Melemahkan Imunitas?

 

Bovine Immunodeficiency Virus (BIV)

 

Abstrak

Bovine immunodeficiency virus (BIV) merupakan lentivirus yang menginfeksi sapi dan kerbau di berbagai wilayah dunia. Virus ini memiliki kekerabatan genetik dan antigenik yang erat dengan Jembrana disease virus (JDV) serta human immunodeficiency virus (HIV). Meskipun demikian, hingga kini BIV umumnya dianggap nonpatogen karena tidak menimbulkan gejala klinis yang jelas pada hewan yang terinfeksi. Walaupun efek klinisnya ringan, sejumlah bukti menunjukkan bahwa BIV dapat mengganggu fungsi sistem imun dan meningkatkan kerentanan terhadap infeksi sekunder. Tulisan ini mengulas sejarah penemuan, struktur genom, keragaman genetik, mekanisme infeksi, respons imun, serta metode diagnostik yang digunakan untuk mendeteksi BIV pada populasi sapi di berbagai negara.

 

1. Pendahuluan

 

Bovine immunodeficiency virus (BIV) merupakan anggota genus Lentivirus dalam famili Retroviridae, subfamili Orthoretrovirinae, ordo Ortervirales. Virus ini pertama kali diisolasi dari sapi yang menunjukkan limfadenopati persisten dan penurunan kondisi tubuh di Amerika Serikat pada tahun 1969. Penemuan ini menarik perhatian karena kemiripan BIV dengan virus lentivirus lain yang bersifat imunotropik, seperti human immunodeficiency virus (HIV) pada manusia dan feline immunodeficiency virus (FIV) pada kucing.

 

Hingga saat ini, dampak BIV terhadap kesehatan sapi masih belum sepenuhnya dipahami. Sebagian besar infeksi bersifat subklinis, meskipun beberapa penelitian melaporkan adanya perubahan hematologis dan imunosupresi ringan. Penularan BIV diduga terjadi melalui kontak darah, cairan tubuh, atau melalui transmisi vertikal dari induk ke anak.

 

2. Sejarah Penemuan dan Klasifikasi Taksonomi

 

BIV pertama kali dilaporkan oleh Van der Maaten dan Colleagues pada tahun 1972 dari kasus sapi dengan limfadenopati kronis. Secara taksonomi, BIV dikelompokkan dalam genus Lentivirus bersama dengan JDV, HIV, feline immunodeficiency virus (FIV), caprine arthritis encephalitis virus (CAEV), dan maedi-visna virus (MVV).

 

Analisis filogenetik menunjukkan bahwa BIV memiliki hubungan yang sangat erat dengan JDV, yang menyebabkan penyakit Jembrana pada sapi Bali di Indonesia. Kedua virus ini memiliki struktur genom yang serupa dan membentuk satu klad lentivirus sapi (bovine lentivirus group).

 

3. Hubungan Filogenetik dengan Lentivirus Lain

 

BIV memiliki kemiripan tinggi dengan JDV dalam hal struktur genom, organisasi gen, dan urutan nukleotida. Namun, JDV menunjukkan virulensi tinggi yang menyebabkan penyakit akut dengan tingkat mortalitas tinggi pada sapi Bali, sedangkan BIV umumnya tidak menimbulkan gejala klinis yang berat. Perbedaan tingkat patogenisitas ini menarik perhatian ilmuwan dalam memahami mekanisme evolusi lentivirus serta faktor-faktor yang mempengaruhi virulensi antarspesies.

 

4. Struktur dan Fungsi Genomik

 

Genom BIV tersusun dari RNA untai tunggal positif dengan panjang sekitar 8,7 kilobasa. Virus ini memiliki gen utama gag, pol, dan env, serta gen tambahan vif, tat, dan rev yang berperan dalam regulasi replikasi virus dan penghindaran respons imun inang.

 

Gen gag mengode protein struktural kapsid (CA), matriks (MA), dan nukleokapsid (NC), sedangkan gen pol mengode enzim penting seperti reverse transcriptase, integrase, dan protease. Gen env mengode glikoprotein amplop (gp120/gp41) yang berperan dalam pengikatan reseptor dan fusi membran sel inang.

 

Analisis sekuens menunjukkan bahwa variasi genetik terutama terjadi pada gen env, yang menjadi target utama dalam diferensiasi strain dan pengembangan metode diagnostik molekuler.

 

5. Siklus Replikasi dan Infeksi BIV

 

Infeksi dimulai ketika glikoprotein amplop virus berikatan dengan reseptor spesifik pada permukaan sel target, terutama sel monosit dan limfosit T. Setelah proses fusi, RNA virus dilepaskan ke dalam sitoplasma dan dikonversi menjadi DNA melalui aktivitas reverse transcriptase. DNA virus kemudian diintegrasikan ke dalam genom inang dalam bentuk provirus.

 

Dalam kondisi normal, provirus dapat bertahan dalam keadaan laten. Namun, faktor-faktor seperti stres, infeksi sekunder, atau perubahan hormonal dapat menginduksi aktivasi kembali provirus menjadi virus RNA yang infeksius. Hal ini menjelaskan sifat kronis dan laten infeksi BIV pada sapi.

 

6. Keragaman Genetik dan Evolusi Virus

 

Studi molekuler menunjukkan bahwa BIV memiliki variasi genetik yang cukup luas antarisolat, mencerminkan adaptasi terhadap populasi inang dan tekanan seleksi lingkungan. Analisis filogenetik terhadap gen pol dan env mengindikasikan adanya beberapa kluster genetik berdasarkan wilayah geografis, seperti isolat dari Amerika Serikat, Jepang, dan Eropa.

 

Keragaman genetik ini berimplikasi terhadap sensitivitas uji diagnostik serta kemungkinan adanya perbedaan tingkat replikasi dan virulensi antarstrain.

 

7. Patogenesis dan Efek Klinis pada Sapi

 

Sebagian besar sapi yang terinfeksi BIV tidak menunjukkan tanda-tanda klinis yang khas. Namun, penelitian eksperimental memperlihatkan adanya limfadenopati, penurunan berat badan, serta perubahan hematologis berupa limfositosis atau anemia ringan.

 

Virus ini menyerang sistem kekebalan tubuh, terutama sel T dan monosit, sehingga berpotensi menurunkan respons imun terhadap infeksi lain. Pada beberapa kasus, infeksi BIV dilaporkan memperberat penyakit yang disebabkan oleh patogen lain, seperti Bovine leukemia virus (BLV) atau Mycobacterium bovis.

 

8. Respons Imun terhadap Infeksi BIV

 

a. Respons Kekebalan Humoral

Hewan yang terinfeksi BIV mengembangkan antibodi spesifik terhadap protein struktural dan nonstruktural virus. Antibodi ini biasanya terdeteksi dalam waktu 3–6 minggu pascainfeksi dan dapat bertahan dalam jangka panjang, meskipun tidak selalu bersifat protektif.

b. Respons Kekebalan Seluler

Respons seluler terhadap BIV melibatkan aktivasi sel T CD4+ dan CD8+, serta produksi sitokin yang memengaruhi dinamika infeksi. Namun, infeksi kronis dapat menurunkan fungsi imun, serupa dengan mekanisme imunosupresi pada lentivirus lain.

 

9. Metode Diagnostik

 

a. Isolasi Virus

Isolasi BIV dapat dilakukan menggunakan kultur sel monosit atau limfosit dari sapi, meskipun metode ini memerlukan waktu lama dan fasilitas biosafety memadai.

 

b. Deteksi Molekuler

PCR dan nested PCR merupakan metode utama untuk mendeteksi DNA provirus BIV pada jaringan atau darah. Primer biasanya menargetkan gen pol atau gag, yang bersifat konservatif. Pengembangan quantitative PCR (qPCR) telah meningkatkan sensitivitas deteksi terutama untuk surveilans epidemiologis.

 

c. Diagnostik Serologis

Uji enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) dan Western blot digunakan untuk mendeteksi antibodi terhadap BIV. Uji serologis sering digunakan dalam studi prevalensi karena efisien dan dapat diaplikasikan pada populasi besar.

 

10. Kesimpulan dan Arah Penelitian Masa Depan

BIV merupakan lentivirus sapi yang unik karena memiliki kesamaan genetik dengan virus lentivirus patogen, tetapi menunjukkan patogenisitas yang rendah. Walaupun infeksi biasanya bersifat subklinis, potensi gangguan imun yang diakibatkannya tetap perlu diperhatikan, terutama pada sistem pemeliharaan intensif atau pada hewan dengan komorbiditas.

 

Ke depan, penelitian diarahkan pada pemahaman hubungan molekuler antara BIV dan JDV, potensi rekombinasi antarlentivirus, serta peran BIV dalam evolusi lentivirus mamalia. Pengembangan metode diagnostik yang lebih sensitif dan studi longitudinal pada populasi sapi di berbagai negara juga diperlukan untuk memperjelas dampak biologis dan epidemiologis infeksi BIV.

 

SUMBER:

Sandeep Bhatia, S.S. Patil, and R. Sood. 2013. Bovine immunodeficiency virus: a lentiviral infection. Indian J Virol. V.24(3) 2013.

 

Rahasia Nested PCR Ungkap Chlamydia Psittaci dari Feses

 

Protokol Praktis dan Terkini untuk Deteksi Chlamydia psittaci dari Feses Burung Paruh Bengkok Menggunakan Nested PCR

 

Pendekatan nested PCR telah menjadi salah satu metode yang paling sensitif dan andal untuk mendeteksi Chlamydia psittaci dari sampel feses burung paruh bengkok (psittacine). Protokol ini menggabungkan praktik lapangan dan laboratorium terkini, mulai dari teknik pengambilan sampel, ekstraksi DNA yang meminimalkan pengaruh inhibitor feses, hingga desain primer spesifik yang telah banyak digunakan dalam penelitian global. Pendekatan ini juga mencakup kontrol kualitas yang ketat serta langkah konfirmasi hasil untuk memastikan akurasi deteksi.

Secara umum, target gen yang direkomendasikan dalam nested PCR adalah ompA (outer membrane protein A) dan 16S–23S rRNA intergenic spacer, keduanya telah diakui oleh WOAH sebagai penanda molekuler yang efektif. Gen ompA sering digunakan tidak hanya untuk deteksi, tetapi juga untuk genotipe karena tingkat variasinya yang tinggi antar strain. Proses ekstraksi DNA sebaiknya menggunakan kit yang dirancang khusus untuk sampel feses atau tanah, seperti QIAamp PowerFecal atau DNeasy PowerSoil/PowerFecal, yang dilengkapi dengan tahap inhibitor removal. Penambahan langkah bead-beating berkecepatan tinggi (6000–7000 rpm selama 30–60 detik) penting untuk melisiskan elementary bodies dari C. psittaci dan meningkatkan efisiensi ekstraksi DNA.

Dalam desain nested PCR, strategi yang umum digunakan adalah amplifikasi ganda: primer luar (outer primers) berfungsi memperkaya target DNA, diikuti primer dalam (inner primers) yang lebih spesifik terhadap C. psittaci. Beberapa studi terkemuka—seperti yang dilakukan oleh Sachse, Pantchev, dan Madani—telah memvalidasi pasangan primer pada gen ompA untuk menghasilkan amplikon dengan ukuran bervariasi antara 200–1000 bp. Agar hasil tetap akurat, setiap reaksi PCR sebaiknya disertai internal amplification control (IAC) untuk mendeteksi kemungkinan adanya inhibitor, atau dilakukan pengenceran template DNA (1:10) guna menilai efek hambatan amplifikasi.

Proses validasi hasil sangat penting dalam mendeteksi C. psittaci karena nested PCR memiliki sensitivitas tinggi namun juga rentan terhadap kontaminasi silang. Setiap batch PCR harus disertai kontrol positif, kontrol negatif, serta kontrol ekstraksi negatif. Produk amplifikasi yang menunjukkan pita dengan ukuran sesuai target di gel agarosa 1,5–2% dianggap positif sementara (presumptive positive). Namun, hasil tersebut perlu dikonfirmasi melalui sekuensing Sanger untuk memastikan spesies dan genotipe, atau diuji ulang menggunakan PCR real-time spesifik untuk C. psittaci guna memvalidasi identitas produk amplifikasi.

Sebelum proses PCR, kualitas DNA perlu diperiksa melalui rasio A260/280 dan uji amplifikasi gen rumah tangga (housekeeping gene) seperti 16S rRNA atau 18S rRNA. Langkah ini memastikan bahwa DNA hasil ekstraksi bebas dari inhibitor. Apabila terjadi hambatan amplifikasi, pengenceran DNA atau penggunaan sistem penghilangan inhibitor tambahan dapat memperbaiki hasil.

Kondisi PCR dapat disesuaikan berdasarkan melting temperature (Tm) primer dan enzim yang digunakan. Secara umum, reaksi tahap pertama menggunakan volume 25–50 µL dengan komposisi standar: buffer PCR 1×, dNTP 200 µM, primer 0,2–0,4 µM, dan Taq DNA polymerase 0,5–1,25 U. Siklus termal biasanya meliputi denaturasi pada 95°C selama 3 menit, diikuti 35 siklus amplifikasi (95°C selama 30 detik, annealing pada 52–60°C selama 30 detik, dan ekstensi 72°C selama 45–60 detik), serta ekstensi akhir 72°C selama 5 menit. Reaksi nested dilakukan dengan menggunakan 1–2 µL produk PCR pertama sebagai template, dengan kondisi serupa namun annealing pada suhu sedikit lebih tinggi (55–62°C).

Untuk mencegah kontaminasi, area kerja harus dipisahkan secara ketat antara tahap pra-PCR (penyiapan reagen), penambahan template DNA, dan tahap pasca-PCR (analisis gel). Penggunaan pipet dengan filter, tabung tertutup, serta sistem dUTP/UNG sangat direkomendasikan untuk mencegah carry-over contamination. Setiap run PCR wajib menyertakan no template control (NTC) untuk memastikan tidak terjadi amplifikasi nonspesifik.

Dari segi kelebihan, nested PCR memberikan sensitivitas yang sangat tinggi, sehingga efektif untuk mendeteksi jumlah target yang rendah seperti pada sampel feses yang sering mengandung DNA dalam jumlah minimal. Teknik ini juga bermanfaat untuk surveilans lapangan atau penelitian epidemiologi molekuler. Namun, kekurangannya adalah risiko kontaminasi silang yang tinggi dan proses kerja yang relatif lebih panjang dibandingkan PCR real-time. Karena itu, banyak laboratorium modern mengombinasikan pendekatan ini—menggunakan nested PCR untuk skrining awal, lalu mengonfirmasi hasil positif dengan real-time PCR atau sekuensing.

Beberapa sumber utama yang menjadi rujukan dalam pengembangan protokol ini antara lain WOAH Terrestrial Animal Health Manual untuk rekomendasi target gen dan pengambilan sampel, studi Sachse et al. (2008) mengenai genotyping berbasis ompA, serta penelitian terbaru oleh Kowalczyk et al. (2022) yang membandingkan efektivitas nested PCR dengan real-time PCR pada sampel feses burung. Selain itu, penelitian oleh Golestani et al. (2020) dan Origlia et al. (2019) turut memperkuat efektivitas metode ini untuk deteksi C. psittaci di berbagai spesies burung.

Dengan mengikuti langkah-langkah dalam protokol ini secara disiplin dan menjaga kontrol mutu di setiap tahapan, deteksi Chlamydia psittaci menggunakan nested PCR dari feses burung paruh bengkok dapat dilakukan dengan hasil yang akurat, sensitif, dan dapat direproduksi.

Terungkap! Reaktor Biofilm Zymomonas mobilis Ubah Jerami Padi Jadi Etanol Super Efisien—Teknologi Masa Depan Energi Hijau!

 

Reaktor Biofilm Zymomonas mobilis untuk Produksi Etanol Menggunakan Hidrolisat Jerami Padi pada Proses Kontinu dan Batch Berulang

 

Pendahuluan

Bahan lignoselulosa merupakan sumber daya terbarukan yang melimpah, tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Selulosa dan hemiselulosa berperan sebagai sumber utama karbohidrat yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai bioproses untuk menghasilkan produk bernilai tambah, seperti bioetanol, tanpa bersaing dengan kebutuhan pangan. Limbah pertanian, khususnya jerami padi, berpotensi besar digunakan sebagai bahan baku karena ketersediaannya yang melimpah. Namun, struktur lignoselulosa sulit diuraikan secara enzimatis sehingga memerlukan tahap praperlakuan fisik, kimia, dan enzimatis. Proses ini dapat menghasilkan senyawa toksik seperti asam organik, fenol, dan furan aldehid yang menghambat aktivitas enzim dan mikroba, sehingga menurunkan efisiensi produksi bioetanol.

Mikroba Zymomonas mobilis dikenal sebagai penghasil etanol dengan hasil tinggi, toleransi baik terhadap etanol, osmotoleran, dan dapat berfermentasi dalam rentang pH luas. Meskipun hanya mampu memfermentasi glukosa, fruktosa, dan sukrosa melalui jalur Entner–Doudoroff, Z. mobilis mampu menghasilkan etanol hingga 97% dari hasil teoritis. Menariknya, Z. mobilis dalam bentuk biofilm menunjukkan ketahanan lebih baik terhadap senyawa penghambat dibandingkan sel suspensi.

Biofilm merupakan lapisan mikroba yang melekat pada permukaan dan dilapisi oleh matriks polimer ekstraseluler. Sistem ini memiliki keunggulan seperti kepadatan sel tinggi, stabilitas, ketahanan terhadap toksin, serta efisiensi fermentasi yang lebih tinggi. Selain itu, biofilm dapat digunakan secara berulang dalam proses fermentasi berkelanjutan, sehingga menurunkan biaya produksi dan risiko kontaminasi.

Reaktor biofilm telah terbukti meningkatkan produksi etanol dari berbagai bahan kaya glukosa dibandingkan kultur suspensi. Penggunaan bahan pendukung (carrier) menjadi faktor penting dalam pembentukan biofilm. Bahan tersebut harus mendukung perlekatan sel, memiliki luas permukaan besar, porositas baik, tahan terhadap degradasi, dan mudah diperoleh.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa Z. mobilis yang diimobilisasi dengan bahan seperti kalsium-alginat dan PVA mampu menghasilkan etanol dari bahan lignoselulosa dengan efisiensi hingga 70%, namun terhambat oleh resistensi difusi. Teknologi reaktor biofilm menjadi solusi atas keterbatasan ini karena dapat meningkatkan produktivitas dan memungkinkan proses berkelanjutan.

Berdasarkan penelitian terdahulu, Z. mobilis biofilm mampu menghasilkan etanol dari hidrolisat lignoselulosa dengan efisiensi hingga 60% dari hasil teoritis. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi penggunaan bahan pendukung berupa komposit plastik dari rambut jagung (corn silk) serta mengkaji pemanfaatan hidrolisat jerami padi sebagai substrat fermentasi untuk produksi etanol oleh Z. mobilis strain ZM4 dan TISTR551 dalam sistem biofilm, baik pada proses kontinu maupun batch berulang. Efisiensi produksi diukur berdasarkan hasil etanol (YP/S).

 

Bahan dan Metode

1. Mikroorganisme dan Media Kultur

Dua strain Zymomonas mobilis digunakan dalam penelitian ini, yaitu ZM4 dan TISTR551. Kedua strain diperoleh dari koleksi kultur terstandar dan dipelihara pada media glukosa–ragi–ekstrak malt (GYE). Untuk fermentasi, digunakan media mineral yang mengandung sumber karbon dari hidrolisat jerami padi, serta nutrien tambahan seperti ekstrak ragi dan garam mineral untuk mendukung pertumbuhan mikroba.

---

2. Persiapan Substrat: Hidrolisat Jerami Padi

Jerami padi dikeringkan, dipotong kecil, dan diperlakukan secara kimia menggunakan larutan alkali encer untuk melunakkan struktur lignoselulosa. Selanjutnya, dilakukan proses hidrolisis enzimatis dengan campuran enzim selulase dan hemiselulase guna mengubah polisakarida menjadi gula sederhana. Hasil hidrolisis disaring dan digunakan sebagai substrat utama fermentasi bioetanol. Kandungan gula terlarut dianalisis sebelum digunakan.

---

3. Persiapan Bahan Pendukung (Carrier) Biofilm

Untuk mendukung pertumbuhan biofilm, digunakan komposit plastik dari rambut jagung (corn silk) yang berfungsi sebagai media biotik–abiotik tempat menempel dan tumbuhnya Z. mobilis. Bahan ini dibersihkan, disterilisasi, kemudian ditempatkan di dalam reaktor biofilm sebelum proses inokulasi.

---

4. Pembentukan Biofilm dan Pengamatan Mikroskopik

Kultur Z. mobilis diinokulasikan ke dalam reaktor yang berisi bahan pendukung, kemudian diinkubasi selama beberapa hari. Pembentukan biofilm dipantau setiap hari, dan diamati menggunakan mikroskop elektron pemindai (SEM) untuk melihat morfologi permukaan serta uji kristal violet untuk mengukur kepadatan biofilm.

---

5. Fermentasi Bioetanol

Fermentasi dilakukan dalam dua sistem:

1. Proses batch berulang (repeated batch) – substrat baru ditambahkan setelah setiap siklus fermentasi selesai, tanpa mengganti biofilm yang telah terbentuk.
2. Proses kontinu multistage – substrat dialirkan secara terus-menerus ke dalam reaktor bertingkat untuk mempertahankan produksi etanol stabil.

Setiap proses dijalankan pada suhu dan pH optimum bagi Z. mobilis, serta diaerasi minimal untuk menjaga kondisi anaerob fakultatif.

---

6. Analisis Kimia dan Evaluasi Produksi Etanol

Sampel cair diambil secara berkala untuk menentukan kadar gula dan etanol.

• Kadar gula pereduksi diukur dengan metode asam 3,5-dinitrosalisilat (DNS).
• Kadar etanol diukur menggunakan kromatografi gas atau metode kimia berbasis kalium dikromat.

Efisiensi fermentasi dinilai dari yield etanol (YP/S), yaitu rasio antara jumlah etanol yang dihasilkan terhadap jumlah substrat yang dikonsumsi. Data hasil uji dianalisis secara statistik untuk menentukan perbedaan signifikan antar perlakuan (p < 0,05).

---

7. Desain Eksperimen dan Replikasi

Setiap perlakuan dilakukan secara triplo (tiga kali ulangan) untuk menjamin validitas hasil. Perbandingan antara strain ZM4 dan TISTR551 dilakukan dalam kondisi yang sama, baik pada sistem batch berulang maupun proses kontinu.

 

Hasil dan Pembahasan

1. Pembentukan dan Karakteristik Biofilm

Kedua strain Zymomonas mobilis (ZM4 dan TISTR551) berhasil membentuk biofilm yang stabil pada media pendukung berbahan komposit rambut jagung. Pengamatan dengan mikroskop elektron pemindai (SEM) menunjukkan bahwa sel-sel bakteri menempel rapat di permukaan bahan dan dikelilingi oleh matriks polimer ekstraseluler yang tebal. Hasil uji kristal violet memperlihatkan bahwa pembentukan biofilm mencapai tingkat maksimum pada hari kelima setelah inokulasi, baik pada strain ZM4 maupun TISTR551.

Biofilm yang terbentuk berfungsi sebagai sistem imobilisasi alami yang menjaga kepadatan sel tinggi, memperbaiki transfer massa, serta meningkatkan ketahanan terhadap senyawa penghambat dalam hidrolisat jerami padi. Hal ini sesuai dengan temuan penelitian terdahulu bahwa struktur biofilm mampu melindungi sel Z. mobilis dari stres lingkungan dan memperpanjang aktivitas fermentatifnya.

---

2. Produksi Etanol pada Sistem Batch Berulang

Dalam sistem batch berulang, strain Z. mobilis ZM4 menunjukkan performa terbaik. Produksi etanol mencapai hasil tertinggi pada siklus kedua dan tetap stabil hingga siklus ketiga, dengan tidak terdapat perbedaan signifikan (p < 0,05) antar siklus. Konsentrasi etanol yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan strain TISTR551 pada kondisi yang sama.

Kemampuan mempertahankan hasil yang konstan menunjukkan bahwa biofilm Z. mobilis bersifat tahan lama dan dapat digunakan kembali, sehingga menguntungkan untuk aplikasi industri. Sistem batch berulang juga terbukti efisien karena tidak memerlukan penanaman ulang sel pada setiap siklus fermentasi.

---

3. Produksi Etanol pada Sistem Kontinu Multistage

Pada sistem fermentasi kontinu bertingkat (multistage continuous process), strain TISTR551 justru menghasilkan etanol lebih tinggi dibandingkan ZM4. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh kemampuan adaptasi yang lebih baik terhadap aliran substrat yang terus-menerus dan fluktuasi nutrien.

Hasil yang stabil dari kedua sistem menunjukkan bahwa biofilm Z. mobilis dapat bekerja efektif baik pada proses batch maupun kontinu, dengan karakteristik masing-masing strain memengaruhi efisiensi konversi gula menjadi etanol.

---

4. Efisiensi Fermentasi dan Stabilitas Sistem

Produksi etanol dari hidrolisat jerami padi menunjukkan yield (YP/S) yang tinggi dan konsisten selama tiga siklus fermentasi berulang. Stabilitas produksi ini menandakan bahwa sistem biofilm mampu menjaga aktivitas metabolik mikroba tanpa kehilangan kemampuan fermentatif. Tidak ditemukan penurunan signifikan pada konsentrasi etanol antar siklus, membuktikan bahwa reaktor biofilm efektif untuk operasi jangka panjang.

---

5. Implikasi dan Potensi Aplikasi

Penelitian ini membuktikan bahwa limbah pertanian seperti jerami padi dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku berpotensi tinggi untuk produksi bioetanol berkelanjutan. Sistem reaktor biofilm berbasis Z. mobilis menawarkan keuntungan berupa:

• Efisiensi fermentasi tinggi,
• Toleransi baik terhadap senyawa penghambat,
• Dapat dioperasikan secara berulang atau kontinu, dan
• Mengurangi kebutuhan enzim atau bahan kimia tambahan.

Selain itu, penggunaan komposit rambut jagung sebagai bahan pendukung biofilm merupakan pendekatan inovatif yang ramah lingkungan dan berbiaya rendah, sekaligus menambah nilai guna limbah pertanian lainnya.

---

Kesimpulan  dan Saran

Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa Zymomonas mobilis dalam bentuk biofilm mampu menghasilkan etanol secara efisien dari hidrolisat jerami padi. Strain ZM4 lebih unggul pada sistem batch berulang, sedangkan TISTR551 lebih optimal pada sistem kontinu multistage. Stabilitas produksi etanol selama beberapa siklus fermentasi menegaskan potensi penggunaan reaktor biofilm berbasis bakteri sebagai alternatif yang menjanjikan untuk produksi bioetanol dari limbah lignoselulosa di masa depan.

Penelitian ini menunjukkan bahwa pemanfaatan limbah lignoselulosa, khususnya jerami padi, sebagai substrat fermentasi menggunakan bakteri Zymomonas mobilis dalam bentuk biofilm dapat menghasilkan bioetanol secara efisien dan berkelanjutan. Strain Z. mobilis ZM4 memberikan hasil terbaik pada sistem batch berulang, sedangkan strain TISTR551 menunjukkan performa unggul pada sistem fermentasi kontinu bertingkat. Stabilitas produksi etanol yang tinggi selama beberapa siklus fermentasi menegaskan potensi penerapan sistem biofilm untuk produksi bioetanol skala industri dengan biaya operasional rendah. Disarankan agar penelitian selanjutnya mengoptimalkan kondisi hidrolisis dan fermentasi secara terpadu (simultaneous saccharification and fermentation/SSF), serta mengevaluasi kinerja biofilm pada skala pilot untuk mendukung pengembangan teknologi bioetanol berbasis limbah pertanian yang ramah lingkungan dan berorientasi ekonomi sirkular.

 

SUMBER:

Tatsaporn Todhanakasem et. al., 2019. Zymomonas mobilis Biofilm Reactor for Ethanol Production Using Rice Straw Hydrolysate Under Continuous and Repeated Batch Processes. Front. Microbiol., 07 August 2019. Sec. Microbiotechnology. Volume 10 – 2019.

#bioetanol 

#zymomonasmobilis 

#biofilm 

#jeramipadi 

#energiHijau

Terungkap! Chlamydia, Mikroba ‘Hacker’ yang Mengubah Sel Jadi Markas Rahasia

 

Bayangkan sebuah bakteri yang tampak kecil dan lemah di bawah mikroskop, namun memiliki strategi lebih cerdik daripada hacker dunia maya. Chlamydia spp. bukan sekadar bakteri; ia adalah maestro yang membajak sel inang, mengubah ruang internal sel menjadi “kantor pusat” yang dirancang untuk kepentingannya sendiri. Dari infeksi genital yang diam-diam menyerang hingga kebutaan, patogen ini menunjukkan betapa liciknya mikroorganisme bisa memanipulasi kehidupan seluler.

 

Siklus Hidup: Dua Wajah Chlamydia

Chlamydia punya dua identitas: badan elemental (EB), prajurit kecil yang tangguh di luar sel, dan badan retikulat (RB), pekerja keras yang bereplikasi di dalam sel. EB menempel pada sel inang seperti parasit ulung, menembus pertahanan sel melalui adhesin dan HSPG, lalu masuk ke dalam inklusi — semacam “istana mini” di dalam sel. Di sana, EB berubah menjadi RB, mulai membangun “kantor pusat” dengan mengatur protein membran inklusi (Incs) untuk mengambil nutrisi dan menghindari deteksi. Setelah berkembang biak, RB kembali menjadi EB, siap menyerang sel berikutnya.

 

Efektor: Senjata Rahasia dalam Inklusi

Sekitar 10% genom Chlamydia mengkode protein efektor, yang bekerja seperti mata-mata dan tukang sabotase di dalam sel. TarP dan TepP mengendalikan polimerisasi aktin, membentuk jalur masuk EB. Incs berinteraksi dengan membran inklusi dan organel inang untuk mencuri lipid dan menahan apoptosis. Bahkan, Chlamydia mampu merekayasa fragmentasi Golgi agar distribusi lipid lebih efisien, seolah merombak infrastruktur kota agar pasokan sumber daya bisa selalu mengalir ke kantornya sendiri.

 

Kontak dengan Mitokondria dan Organel Lain

Chlamydia menjalin komunikasi dengan mitokondria, retikulum endoplasma, dan organel lain. Hubungan ini bagaikan jaringan listrik dan telekomunikasi yang memastikan energi selalu tersedia. Gangguan kompleks TIM–TOM pada mitokondria menghambat infeksi, menunjukkan betapa pentingnya energi seluler untuk kelangsungan hidup bakteri.

 

Stabilisasi dan Keluar dari Sel

Meskipun inklusi rapuh, jaringan F-actin dan filamen intermediat membentuk “tembok pertahanan” yang menjaga integritasnya. Ketika waktunya pergi, Chlamydia punya dua jalan: lisis, yang menghancurkan sel seperti ledakan terkendali, atau ekstrusi, yang memungkinkan sel tetap hidup sambil melepaskan EB. Ekstrusi mirip “evakuasi halus” yang meminimalkan perhatian sistem imun dan memungkinkan infeksi berlanjut.

 

Manipulasi Sel Inang: Kelangsungan Hidup dan Kekuasaan

Chlamydia mengaktifkan jalur kelangsungan hidup sel, menekan apoptosis, dan memperlambat siklus sel. Sel yang terinfeksi kadang menjadi multinukleat, meningkatkan kemampuan bakteri untuk menyerap lipid dari Golgi. Di sisi imun, Chlamydia menekan deteksi TLR, NOD1, dan inflammasom, serta memanipulasi NF-κB, membuat sel seolah “buta” terhadap kehadirannya.

 

Perubahan Transkriptom dan Proteom: Orkestrasi Molekuler

Chlamydia juga merombak ekspresi gen dan stabilitas protein inang. Dengan efekor seperti NUE/CT737, ChlaDub1, dan CPAF, ia memodifikasi histon, ubiquitylasi, dan proteolisis untuk mengubah lingkungan sel. Inklusi pun menjadi laboratorium mini yang mendukung replikasi, pertahanan terhadap imun, dan persistensi bakteri.

 

Kesimpulan: Sang Maestro Mikroba

Chlamydia membuktikan bahwa ukuran bukanlah segalanya. Dengan strategi kompleks dan orkestrasi molekuler yang rapi, ia mengontrol apoptosis, siklus sel, metabolisme, dan respons imun sel inang. Penelitian terbaru dalam genetika, proteomik, dan model hewan membuka jalan bagi pemahaman yang lebih dalam tentang interaksi inang–patogen. Lebih dari sekadar penyakit, Chlamydia adalah pengingat bahwa dunia mikroskopis penuh dengan intrik, strategi, dan kecerdikan yang menunggu untuk diungkap.

#Chlamydia 

#Mikrobiologi 

#InfeksiSeluler 

#PatogenCerdas 

#BiologiMolekuler