Mikroorganisme dari perairan Laut Jawa Utara berpotensi menghasilkan senyawa yang banyak digunakan dalam industri kosmetik dan kesehatan. Melalui rekayasa mikroba, peneliti Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) bersama Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati (SITH) Institut Teknologi Bandung (ITB) berhasil meningkatkan produksi ectoine hingga 1,560 ± 0,013 gram per liter.
Angka tersebut sekitar 133 kali lebih tinggi dibandingkan produksi ectoine dari Virgibacillus salarius tipe alami. Penelitian ini dipimpin Fenny Martha Dwivany dengan melibatkan peneliti Pusat Riset Teknologi dan Proses Pangan (PRTPP) BRIN, Ocky Karna Radjasa, sebagai kolaborator.
Senyawa Pelindung dari Mikroba Laut
Ectoine merupakan senyawa yang secara alami diproduksi oleh sejumlah mikroorganisme untuk bertahan hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem, terutama lingkungan dengan salinitas tinggi. Senyawa ini membantu melindungi berbagai komponen biologis dari tekanan lingkungan.
“Senyawa ini memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi bioteknologi karena kemampuannya melindungi biomolekul, membran, protein, dan enzim dari tekanan lingkungan,” kata Fenny.
Karakteristik tersebut membuat ectoine memiliki nilai penting bagi industri kosmetik. Senyawa ini diketahui memiliki efek protektif terhadap dehidrasi kulit dan paparan radiasi ultraviolet, sekaligus berfungsi sebagai pelembap. Ectoinejuga berpotensi membantu menunda tanda-tanda penuaan dini.
Di bidang kesehatan, senyawa tersebut telah dimanfaatkan dalam penanganan dermatitis atopik dengan memanfaatkan kemampuannya membantu menjaga hidrasi dan pemulihan kulit.
Rekayasa Gen untuk Meningkatkan Produksi
Selama ini, produksi ectoine secara industri umumnya menggunakan bakteri Halomonas elongata yang dikembangkan dalam media dengan kadar garam tinggi. Senyawa kemudian dipanen melalui metode bacterial milking atau “pemerah bakteri”.
Namun, metode tersebut memiliki sejumlah kendala. Kondisi dengan kadar garam tinggi membutuhkan material bioreaktor yang mampu bertahan terhadap lingkungan korosif. Proses pemanenannya juga relatif kompleks karena melibatkan pengaturan gradien konsentrasi garam. Selain itu, pengelolaan limbah dengan kadar garam tinggi meningkatkan biaya pascaproduksi.
“Faktor-faktor ini diyakini berkontribusi terhadap tingginya biaya ectoine secara global,” papar Fenny.
Untuk mencari pendekatan yang lebih efisien, tim mengidentifikasi klaster gen biosintesis ectoine yang terdiri atas ectA, ectB, dan ectC pada V. salarius. Bakteri tersebut sebelumnya diisolasi dari karang lunak di perairan Laut Jawa Utara.
Klaster gen itu kemudian direkonstruksi pada Escherichia coli BL21(DE3). Peneliti membandingkan dua strategi ekspresi gen dan menemukan bahwa ekspresi dalam bentuk operon menghasilkan produksi ectoine lebih tinggi.
Optimasi berikutnya dilakukan dengan menggunakan laktosa sebagai penginduksi. Pemberian laktosa sebanyak 5 gram per liter setelah enam jam menghasilkan ectoine hingga 1,560 ± 0,013 gram per liter. “Capaian tersebut lebih dari empat kali lipat dibandingkan sistem yang menggunakan induksi IPTG,” ujar Fenny.
Potensi Bioproduk dari Laut Indonesia
Keberadaan ectoine hasil rekayasa tersebut kemudian dikonfirmasi melalui analisis FT-IR dan ¹H NMR. Hasilnya menunjukkan struktur senyawa yang dihasilkan sesuai dengan standar ectoine.
Penelitian ini sekaligus menunjukkan pentingnya mikroorganisme laut sebagai sumber informasi genetik untuk pengembangan bioteknologi. Ocky mengatakan, kekayaan mikroba laut Indonesia masih menyimpan potensi yang dapat dikembangkan menjadi berbagai produk bernilai tambah.
“Penelitian ini menunjukkan mikroorganisme yang berasal dari lingkungan laut memiliki potensi genetik yang dapat dikembangkan untuk menghasilkan senyawa bernilai bioteknologi,” ujarnya.
Meski demikian, ectoine hasil penelitian ini belum langsung siap untuk produksi industri. Analisis HPLC masih menemukan senyawa pengotor sehingga proses ekstraksi dan pemurnian perlu dioptimalkan.
“Meskipun demikian, penelitian ini masih memerlukan optimalisasi lebih lanjut, khususnya pada proses ekstraksi dan pemurnian,” pungkas Fenny.
Tahap berikutnya adalah mengembangkan sistem produksi yang lebih terkontrol dan dapat diperbesar skalanya. Jika berhasil, riset ini dapat menjadi salah satu contoh pemanfaatan biodiversitas mikroba Indonesia untuk menghasilkan bahan bioteknologi yang dibutuhkan industri kosmetik dan kesehatan.
Cek berita, artikel, dan konten yang lain di Google News
