8 terlarut dan terhidrolisis untuk menghasilkan protein toksin. Selama aktivitas proteolitiknya
tersebut, protease akan mengubah polipeptida tersebut menjadi fragmen toksin aktif berukuran 60-70 kDa. Toksin cry1Aa dan cry1Ab akan berikatan dengan reseptor spesifik yang
berukuran 210 kDa pada membran mikrofili apikal sel epithelium usus tengah serangga, sementara protein cry1Ca berikatan dengan reseptor lainnya yang berukuran 40 kDa. Ikatan
antara toksin dengan reseptornya itu akan menginduksi perubahan konformasi toksin yang diikuti dengan penyisipan toksin pada membran sehingga terjadi oligomerisasi toksin berupa
lubang pada pori membran Bravo 1997. Fenomena tersebut mengakibatkan sistem pompa ion K
+
pada membran aplikasinya tidak berfungsi sehingga mengganggu keseimbangan osmotik yang berakibat lisisnya sel. Akhirnya, larva akan berhenti makan dan mati karena
gejala septisemia setelah satu atau tiga hari Aronson et al. 1986 ; Hofte and Whiteley 1989 ; Prieto-Samsonov et al. 1997.
Efektifitas dari toksin tertentu juga dipengaruhi oleh kelarutan, afinitas tehadap reseptor yang ada serta pemecahan proteolitik ke dalam toksin. Secara umum dapat disimpulkan bahwa
cara kerja kristal protein sebagai toksin dari B.t dapat dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu faktor spesifikasi dari mikroorganisme dan kerentanan dari serangga sasaran Milne et al. 1990.
Selain itu, umur dari serangga merupakan salah satu faktor yang menentukan toksisitas dari B.t. Jentik serangga yang lebih muda lebih rentan jika dibandingkan dengan jentik yang lebih tua
Swadener 1994.
2.4 FERMENTASI
Bacillus thuringiensis
subsp. aizawai
DAN KONDISINYA
A. Media Pertumbuhan Dan Fermentasi
Faktor yang sangat mempengaruhi fermentasi B.t adalah komponen media dan kondisi fermentasi untuk pertumbuhan seperti pH, kelarutan oksigen, dan temperatur Dulmage dan
Rhodes 1971. Dalam pertumbuhan mikroorganisme membutuhkan sumber air, karbon, nitrogen, unsur mineral, dan faktor pertumbuhan dalam media pertumbuhannya Vandekar dan
Dulmage 1982. Media basal untuk pertumbuhan B.t terdiri dari garam, glukosa, dan asam amino, seperti asam glutamat, asam aspartat, dan alanin dalam konsentrasi yang cukup untuk
mendukung pertumbuhan dan sporulasi B.t Dulmage et al. 1990.
Pearson dan Ward 1988 mengemukakan bahwa komposisi media berpengaruh pada produk bioinsektisida yang dihasilkan. Beberapa formula media menghasilkan jumlah sel
maksimum dan waktu terjadinya lisis sel yang berbeda-beda. Hal ini didukung juga oleh pendapat Mummigatti dan Raghunathan 1990 bahwa komposisi media berpengaruh terhadap
pertumbuhan, toksisitas, dan potensi produk B.t.
Menurut Dulmage dan Rhodes 1971, karbon adalah bahan utama untuk mensintesis sel baru atau produk sel. Beberapa sumber karbon yang dapat digunakan untuk memproduksi
bioinsektisida B.t dengan fermentasi terendam adalah glukosa, sirup jagung, dekstrosa, sukrosa, laktosa, pati, minyak kedelai, dan molases dari bit dan tebu. Dalam penentuan sumber
karbon, konsentrasi yang digunakan harus dipilih secara hati-hati. Hal ini karena semua galur B.t
yang telah diteliti sejauh ini dapat memproduksi asam dari metabolisme glukosa. Menurut Rehm dan Reed 1981, jika konsentrasi glukosa terlalu tinggi, yaitu 50 gL, pH media akan
turun lebih rendah dari 5.6-5.8 dan keasaman yang terlalu tinggi akan menghambat dan menghentikan pertumbuhan B.t. Akan tetapi, jika konsentrasi gula terlalu rendah, menurut
Vandekar dan Dulmage 1982, akan dapat menghentikan pertumbuhan B.t dengan segera, sehingga biomassa yang dihasilkan akan kurang baik karena dapat memperlambat proses
9 sporulasi yang menyebabkan proses fermentasi menjadi lebih lama. Nitrogen yang dibutuhkan
oleh mikroorganisme biasanya dipenuhi oleh garam amonium. Dalam hal ini, sering nitrogen organik harus disediakan dalam bentuk asam amino tunggal atau bahan kompleks termasuk
asam nukleat dan vitamin. Beberapa sumber nitrogen yang sering digunakan dalam memproduksi bioinsektisida B.t adalah tepung kedelai, tepung biji kapas proflo, corn steep,
gluten jagung, ekstrak khamir, pepton kedelai, tepung ikan, tripton, tepung endosperma, dan
kasein.
Selain sumber karbon dan nitrogen, mikroorganisme juga memerlukan mineral untuk pertumbuhan dan pembentukan produk metabolit. Kebutuhan mineral bervariasi tergantung
pada jenis mikroorganisme yang ditumbuhkan. Menurut Dulmage dan Rhodes 1971, garam- garam organik yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroorganisme meliputi K, Mg, P, S, dan
yang diperlukan dalam jumlah yang sedikit seperti Ca, Zn, Fe, Co, Cu, Mo, dan Mn. Dalam media fermentasi B.t ditambahkan 0.3 gl MgSO
4
.7H
2
O, 0.02 gl MnSO
4
.7H
2
O, 0.02 gl ZnSO
4
.7H
2
O, 0.02 gl FeSO
4
.7H
2
O, dan 1.0 gl CaCO
3
.
Menurut Dulmage dan Rhodes 1971, Ca selain berperan dalam pertumbuhan dan produksi δ-endotoksin juga berfungsi untuk menjaga kestabilan spora terhadap panas.
Penambahan ion Mg
2+
, Mn
2+
, Zn
2+
, dan Ca
2+
ke dalam media perlu dipertimbangkan, karena
berperan dalam pertumbuhan dan sporulasi B.t Vandekar dan Dulmage, 1982. B.
Kondisi Fermentasi
Kondisi fermentasi B.t dalam labu kocok dilakukan pada suhu 28-32 C, pH awal media
diatur sekitar pH 6.8-7.2, agitasi 142-340 rpm, dan dipanen pada waktu inkubasi 24-48 jam. Sedangkan fermentasi B.t dalam fermentor dilakukan pada kondisi suhu 28-32
C, pH awal media sekitar 6.8-7.2, volume media sekitar setengah sampai dua per tiga dari kapasitas
volume fermentor, agitasi 400-700 rpm, aerasi 0.5-1.5 volume udaravolume mediamenit vvm, dan dipanen pada waktu inkubasi 40-72 jam Vandekar dan Dulmage 1982; Pearson
dan Ward 1988; dan Sikdar et al. 1993.
Pertumbuhan optimum sebagian bakteri terjadi pada pH sekitar 7. Nilai pH awal media fermentasi sering kali diatur dengan menggunakan larutan penyangga atau dengan penambahan
alkali atau asam steril. Nilai pH awal untuk media fermentasi Bacillus ditentukan pada kisaran 6.8-7.2. Selama fermentasi pH dapat berubah dengan cepat tergantung pada penggunaan
karbohidrat dan protein. Penggunaan karbohidrat yang terlalu banyak daripada protein dapat menurunkan pH, sedangkan penggunaan protein yang terlalu banyak daripada karbohidrat
dapat menaikkan pH. Nilai pH dapat dikendalikan dengan memelihara keseimbangan antara
senyawa gula dan nitrogen Quinlan dan Lisansky 1985.
Menurut Vandekar dan Dulmage 1982, tiap mikroorganisme akan berbeda-beda dalam hal kebutuhan oksigen, dan kebutuhan ini akan berubah-ubah selama fase pertumbuhan yang
berbeda. Dalam kondisi fermentasi yang aerob, penting untuk memperoleh campuran yang sesuai antara mikroorganisme, nutrien, dan udara. Untuk memperoleh hal tersebut harus
dilakukan agitasi secara terus-menerus terhadap cairan fermentasi selama proses fermentasi. Hal ini penting apabila kultur ditumbuhkan dalam tabung atau labu. Agitasi dan aerasi tidak
praktis jika dilakukan terhadap setiap labu secara sendiri-sendiri, maka aerasi dilakukan di atas
mesin kocok.
Aerasi O
2
bebas dari udara dibutuhkan untuk pertumbuhan sel bakteri. Tujuan aerasi adalah memperoleh udara untuk fermentasi pada kecepatan yang akan memenuhi kebutuhan
mikroorganisme untuk pertumbuhannya Vandekar dan Dulmage 1982.
10
C. Pemanenan
