Posted by: dgusyana | July 26, 2008

Spinosad: Pengendali Hama Hasil Fermentasi

img_0138

Mungkin kita hanya mengenal fermentasi sebatas pada pembuatan tempe, yoghurt dan tape, ternyata proses fermentasi juga dapat menghasilkan senyawa-senyawa lain yang sangat berguna sebagai obat-obatan dan insektisida.  Terungkapnya karateristik Saccharopolyspora spinosa memberikan fondasi yang kuat untuk program pengendalian hama tanaman. Jamur asal tanah ini secara alami mampu menghasilkan spinosad, yaitu senyawa kimia lakton makrosiklik (macrocyclic lactone) atau makrolida (macrolides) yang sangat kompleks dan sulit diproduksi secara komersial oleh industri dengan cara sintesis. Mudah didegradasi di lingkungan sehingga tidak berpotensi menjadi pencemar lingkungan.

 

 

Kodrat manusia selalu ingin mengontrol hama yang berdampak pada dirinya, tercatat pada 1.000 SM masyarakat Yunani telah mngendalikan hama dengan sulfur sebagai fumigan. Bangsa Cina yang pertamakali memperkenalkan senyawa arsenat sebagai pestisida kimia pada tahun 900 M. Penggunaan bahan arsenat ini bertahan cukup lama meskipun hama-hama juga sudah menunjukkan segala kekebalan. Pada tahun 1980 mulai digunakan bahan alam sebagai pestisida yaitu dengan  digunakannya daun tembakau oleh petani di Eropa. Metodenya masih sederhana karena pada masa itu belum dikenal alat-alat industri dan pengetahuan yang cukup. Tembakau direndam didalam air selama satu hari satu malam, baru kemudian dipakai untuk menyemprot atau disiramkan. Racun nikotin yang terdapat dalam daun tembakau ternyata cukup efektif racun pembasmi hama.

 

Di Asia dan sekitarnya para petani lebih mengenal bubuk pohon deris, yang mengandung bahan aktif Rotenon sebagai zat pembunuh. Disamping itu juga dipakai bahan aktif Pirenthin I dan II, dan Anerin I dan II, yang diperoleh dari bunga Pyrentrum aneraria. Tahun 1867 tercatat paris green, sebuah bahan insektisida berbasis arsenik untuk mengendalikan hama kumbang colorado pada tanaman kentang di Amerika dan bubuk bourdeoux adalah campuran copper sulphate dan hydrate lime telah digunakan sebagai pengendali fungi patogen pada tanaman anggur dan berbagai buah-buahan.

 

Pada tahun 1800-an para petani masih banyak menggunakan cara pengendalian kultural untuk mengendalikan hama seperti rotasi tanaman, membiarkan lahan bera pada saat tertentu, tanaman perangkap, membuang sisa tanaman yang dapat menjadi hal menguntungkan bagi hama. Semua itu bertujuan untuk memanipulasi lingkungan tanaman agar pengendalian hama secara alami dapat terjadi. Tetapi setelah perang dunia I dan II telah merubah pola pengendalian dengan semakin banyaknya pabrik-pabrik kimia yang mempunyai kemampuan memproduksi bahan kimia sintetik dalam skala besar.

 

Penemuan DDT (Dicholro Diphenil Trichloroetana) pada tahun 1874 oleh seorang warga negara Jerman, Zeidler, merupakan babak baru dalam perkembangan industri pestisida. Tahun 1939, DDT dan 2,4 D telah menjadi perhatian, sebagai senjata untuk menyerang serangga hama dan gulma. Sejak itu penggunaan pestisida semakin intensif, laporan Bateman pada tahun 2000 menyatakan bahwa antara tahun 1980 dan 1999 telah terjadi kenaikan penggunaan pestisida 2.5 kali lipat. Biaya yang dikeluarkan untuk pestisida mencapai 2.5 juta ton atau sebanding dengan  20 milyar dolar Amerika. Secara umum pestisida akhirnya menjadi satu-satunya solusi yang terpenting dan cepat menyelesaikan problem organisme pengganggu dan petani menjadi sangat tergantung padanya.

 

Pestisida kimia sintetik digunakan secara luas karena dapat bekerja dengan baik, akan tetapi tidak selalu menjadi jawaban yang tepat, dalam kondisi tertentu penggunaannya tidak dapat mengendalikan populasi hama untuk beberapa alasan, diantaranya; Pertama, terjadinya ledakan hama kedua, meskipun pestisida kimia sintetik masih menjadi teknik pengendalian hama yang secara luas di gunakan, akan tetapi pada saat ini banyak pemikiran untuk dikembangkan sebuah alternatif.

 

Ketika pestisida diaplikasikan untuk mengendalikan arthrpoda, secara natural menyebabkan musuh alami yang secara normal mengkonsumsi serangga hama ada dalam kondisi yang tidak melimpah atau tidak ada lagi musuh alami. Oleh karena itu, ketika hama kembali menginvasi daerah itu, tidak ada lagi musuh alami dan populasi serangga hama akan cepat meningkat. Keadaan populasi yang cepat meningkat dibandingkan populasi awalnya sering dikenal dengan resurgensi.

 

Kedua, ledakan hama sekunder, ketika musuh alami mengalami kematian akibat aplikasi pestisida. Ada serangga hama lain yang awalnya bukan hama sasaran/utama ppopulasinya akan meningkat, karena musuh alami yang awalnya mampu menjaga kepadatan populasinya selalu rendah menjadi tidak ada, atau kepadatan populasinya tidak lagi mampu mengendalikannya, maka kondisi ini sering dikenal sebagai ledakan hama sekunder .

 

Ketiga, resistensi hama, efek ketiga dari penggunaan pestisida yang sangat intensif, maka akan menyebabkan terjadinya resistensi pestisida (Gambar 1.3). Resistensi dapat berkembang ketika pestisida secara ekstrim efektif mematikansebagian besar populasi serangga hama setelah aplikasi. Akan tetapi kadang-kadang beberapa populasi masih hidup karena secara fisiologi bebrbeda dan toleran terhadap aplikasi pestisida tersebut. Strain baru itu menjadi resistan terhadap pestisida dan populasinya akan terus meningkat meskipun pestisida diaplikasi ulang.

 

Ketiga fenomena negatif yang diakibatkan oleh penggunaan pestisida yang berlebihan terhadap serangga hama sering dikenal sebagai pesticide treadmill yang dapat mengakibatkan peningkatan ketergantungan untuk selalu menggunakan teknik pengendalian ini, akan tetapi meskipun beberapa pestisida telah dilarang di Amerika Serikat dan Eropa.

 

Pestisida Hasil Fermentasi

 

Fermentasi yang melibatkan mikroorganisme ternyata tidak hanya menghasilkan antibiotik yang banyak digunakan dalam dunia kedokteran dan sebagian kecil digunakan sebagai fungisida, tetapi juga menghasilkan senyawa kimia atau kumpulan senyawa kimia lain yang strukturnya berbeda disebut dengan lakton makrosiklik (macrocyclic lactone) atau makrolida (macrolides). Karena efikasinya yang sangat baik untuk mengendalikan nematode, parasit, tungau (mites) dan berbagai jenis serangga hama, makrolida diproduksi secara komersial sebagai insektisida, akarisida, dan nematisida, baik di lapangan perlindungan tanaman maupun kesehatan hewan.

 

Proses pembentukan dimulai dari mikroorganisme yang difermentasikan untuk menghasilkan senyawa bioaktif. Senyawa tersebut kemudian dimurnikan melalui proses pemurnian dan menghasilkan bahan aktif pestisida. Bahan aktif tersebut kemudian diformulasikan menjadi produk jadi yang diperdagangkan. Senyawa-senyawa makrolida ini, seperti banyak senyawa alami lainnya memiliki struktur kimia yang sangat kompleks dan sulit diproduksi secara komersial oleh industri dengan cara sintesis.

 

Kelompok avermektin yang merupakan hasil fermentasi bakteri tanah Streptomyces avermitilis, anggota kelompok ini adalah abemectin dan emamectin. Kelompok kedua berasal dari fermentasi Streptomyces hygroscopius subsp aureolacrimosus disebut sebagai kelompok milbimesin yang beranggotakan milbimectin dan kelompok ketiga disebut sebagai kelompok spinosin yang berasal dari hasil fermentasi dari Saccharospolyspora spinosa dan salah satu produknya adalah spinosad.

Spinosad merupakan campuran spinosin A dan spinosin D metabolit sekunder dari hasil fermentasi aerobik Saccharospolyspora spinosa yaitu dalam media bernutrisi. Seperti halnya proses fermentasi lainnya, spinosad diekstrak dari suspensi cair untuk memudahkan penggunaan dan distribusi. Spinosad berwarna abu-abu muda hingga putih, dengan derajat keasaman atau pH 7.74 membuat spinosad stabil terhadap logam dan ion logam selama 28 hari dan dapat bertahan selama tiga tahun sebagai material formula.

Secara struktur spinosad mengandung cincin tetracyclic dengan dua molekul gula yang berbeda. Model yang unik berpasangan dalam aktifitasnya di satu sisi mempunyai efek toksisitas yang tinggi terhadap organisme target dan di sisi lain efek toksistasnya rendah untuk organisme non target termasuk didalamnya berbagai macam serangga bermanfaat. Dengan perpaduan tersebut membuat spinosad layak disebut sebagai alat baru yang sangat baik untuk pengendalian serangga hama.

Menurut Saunders and Bret, spinosad dikomersialisasikan pada awal tahun 1997, sebagai racun kontak dan racun perut, yang bekerja sebagai racun saraf dengan aktifitas reseptor noctinic acetyl cholin. Senyawa ini efektif mengendalikan berbagai serangan hama dari ordo Lepidoptera dan Diptera, tidak bersifat toksik bagi serangga penusuk-penghisap, predator dan tidak menimbulkan efek terhadap reproduksi.

Spinosad tidak berpotensi menjadi pencemar lingkungan karena mudah terdegradasi. Degradasi spinosad oleh lingkungan alami melalui berbagai jalur, dengan bantuan cahaya (photodegradation) dan mikroorganisme sehingga kembali menjadi komponen karbon, hydrogen, oksigen dan nitrogen. Setengah umur spinosad didalam tanah dapat didigeradasi di dalam tanah dengan bantuan cahaya (photolysis) selama 9 sampai 10 hari. Kurang dari satu hari untuk fotolisis air dan fotolisis pada permukaan daun mneghaislkan setengah umur spinosad selam 1,6 sampai 16 hari. Degradasi dalam tanah secara aerobik tanpa cahaya selama 9 sampai 17 hari. Hidrolisis tidak memberikan kontribusi signifikan terhadap degradasi spinosad, karena senyawa ini relatif stabil pada kisaran pH  5-6 dan setengah umur dapat mencapai 200 haru pada pH 9.

 

 

 

 

 

 

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Categories

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: