MIKOTOKSIN

•         PENGERTIAN

Mikotoksin, cukup familiar kita mendengar istilah ini. Mikotoksin bisa dimaknai sebagai zat metabolit sekunder yang dihasilkan oleh jamur dan bersifat racun (toksik). Lebih lengkapnya, mikotoksin didefinisikan sebagai produk alami dengan bobot molekul rendah yang dihasilkan sebagai metabolit sekunder dari cendawan berfilamen dan dapat menyebabkan penyakit bahkan kematian pada manusia, hewan, tumbuhan, maupun mikroorganisme lainnya.

Saat terkonsumsi ayam, produktivitas ayam akan menurun, baik berupa hambatan pertumbuhan, penurunan produksi telur atau bahkan kematian. Tidak hanya itu, zat metabolit ini juga berperan sebagai immunosuppressant, yakni agen yang mampu melemahkan sistem kekebalan tubuh maupun menjadikan respon tubuh dalam pembentukan antibodi hasil vaksinasi kurang optimal. Akibatnya tubuh ayam menjadi lebih mudah terinfeksi bibit penyakit.

•         JENIS-JENIS MIKOTOKSIN

Terdapat beberapa jenis mikotoksin utama yang sering merugikan manusia, yaitu

aflatoksin, citrinin, ergot alkaloid, fumonisin, ochratoxin, patulin, trichothecene, dan zearalenone.

Tabel 1. Jenis Mikotoksin, sumber dan bahaya yang sering terkontaminasi

Mikotoksin	Jamur yang memproduksi	Bahan yang sering terkontaminasi
Aflatoksin	Aspergillus flavus	Jagung, biji kapok, kacang, kedelai
	Aspergillus parasiticus
Citrinin	Penicillium citrinum	jagung, beras, gandum, barley, dan gandum hitam
	Spesies monascus
Ergot alkaloid	Claviceps purpurea	Gandum, hewan ternak
Fumonisin	Fusarium verticilloides	jagung
	Fusarium graminearum
Ochratoksin A	Aspergillus ochraceus	Gandum, barley,oats, jagung, dll
	Aspergillus nigri
	Penicillium verrucosum
Patulin	Fusarium miniliformin	Jagung
Trichothecenes	Fusarium graminiearum	Jagung, gandum, barley
	Fusarium culmorum
Zearalenone	Fusarium graminearum	Jagung, gandum, barley, rumput

Tabel 2. Jenis mikotoksin, struktur kimia

Jenis mikotoksin	Struktur kimia
Aflatoksin
Citrinin
Ergot alkaloid
Fumonisin
Ochratoksin A
Patulin
Trichothecenes
Zearalenone

•         ERGOT ALKALOID

•         Sejarah Penemuan

Sejak pada abad pertengahandi Eropa, manusia keracunan akibat mengkonsumsi roti gandum, yang terbuat dari gandum yang telah terinfeksi ergot.

Di Perancis selama revolusi keracunan akibat ergot mulai dikenal. Pada tahun 1976 Linnda R. Caporael mengemukakan bahwa gejala histeris (kejang) yang dialami seorang perempuan muda saat itu menurutnya diakibatkan mengkonsumsi makanan yang mengandung ergot. Namun, Nicholas P. Spanos dan Jack Gottlieb, setelah melakukan peninjauan secara medis meragukan kesimpulannya.

Kykeon adalah jenis minuman yang dulu  dikonsumsi oleh orang Yunani kuno yang pertama kali disintesis oleh ahli kimia dari Swiss, yaitu Albert Hofmann, pada tahun 1938 yang di dalamnya mengandung ergot alkaloid.

•         Sekilas tentang Alkaloid Ergot

•         Alkaloid ergot adalah mikotoksin yang menyebabkan penyakit halusinasi bagi hewan dan manusia, yang disebabkan aktivitas asam lisergat dalam kandungannya, yang mempengaruhi syaraf-syaraf di kepala sehingga mengakibatkan halusinasi yang bisa dikatakan berbahaya.

•         Dipruduksi beberapa keluarga fungi

•         Merupakan kelompok alkaloid ergoline, dikelompokkan menjadi 2 golongan, golongan amida asam lisergat, yang terkandung dalam keluarga Clavicipitacieae, dan golongan alkaloid clavine, yang terkandung dalam Aspergillus fumingatus

•         Sintesis Ergot

•         Sintesis Ergot Alkaloid pada Fungi

Penelitian telah menunjukkan ada hubungan erat antara proses perkembangan morfologi suatu sel dengan proses sintesis produk alaminya, termasuk metabolit sekunder. Dalam bukunya “The Relationship Between Conidiation and Alkaloid Production in Saprophytic Strains of Claviceps” Pazoutova dan Rehacek menuliskan, pada tahun 1997 telah diketahui bahwa Claviceps purpurea (salah satu spesies penghasil alkaloid ergot) yang termutasi mengalami penurunan kemampuan dalam membentuk konidia dalam media agar-agar. Jamur yang telah termutasi ini diidentifikasi juga menghasilkan racun alkaloid yang lebih sedikit dari keadaan normalnya. Hal ini menunjukkan bahwa sintesis alkaloid ergot pada jamur ergot, terjadi bersamaan dengan proses perkembangan morfologinya (diferensiasi sel). Tidak ada keterangan atau penelitian yang menerangkan pada fasa mana alkaloid ergot ini mulai disintesis, serta mekanisme sintesisnya. Berdasarkan keterangan diatas sintesis alkaloid ergot akan mulai terjadi setelah infeksi jamur pada tanaman host, hingga tahap akhir perkembangan, setelah terbentuk sclerotia. Suatu inti padat, keras, berwarna gelap, berisi kumpulan alkaloid ergot.

  

 

       Gambar 1. Sclerotia, kumpulan alkaloid ergot pada fasa akhir perkembangan jamur.

Jamur ergot mengalami fasa perkembangbiakan spora pada suhu sekitar 18^oC pada kondisi kelembaban tinggi. Kondisi ini yang diperkirakan kondusif untuk sintesis alkaloid ergot pada jamur. Enzim yang sampai saat ini telah diketahui terlibat dalam proses sintesis alkaloid ergot adalah:

Enzim	Fungsi
Dimethylallyltryptophan synthetase  (DMATS)	Membentuk DMAT dari triptofan
Chanoclavine— 1—cyclase	Mengubah Chanoclavine I/ Chanoclavine I aldehide menjadi Agroclavine

Rangkaian reaksi yang terjadi

 

Prekursor utama dalam proses sintesis alkaloid ergot adalah L-triptofan. Tahap awal sintesis adalah prenilasi (gugus yang diberi warna merah) triptofan yang dikatalisis enzim DMATS. Tahap in akan menghasilkan dimetilalil triptofan (DMAT) dengan struktur seperti diatas. DMAT ini selanjutnya diproses lebih lanjut, hingga menghasilkan 3 jenis alkaloid yaitu asam lisergat (diproduksi keluarga Clavicipitaceae) dan jenis fumiglavine yang diproduksi Aspergillus fumigatus. Proses pengubahan dari DMAT menjadi ketiga alkaloid diatas belum jelas mekanismenya, namun terdapat enzim yang berhasil diisolasi pada tahap ini, yaitu Chanoclavine— 1—cyclase, yang mengubah chanoclavine I menjadi argoclavine. Tahap lain yang dapat diperkirakan dari keberadaan enzim ini adalah:

 

Tahap selanjutnya setelah reaksi diatas, diperkirakan adalah terbentuknya elymoclavine, dengan struktur :

•          Pengaruh Nutrien Terhadap Proses Sintesis

•          Karbon

Sumber karbon yang sering digunakan adalah glukosa, gliserol, maltose, sukrosa dan galaktosa. Pada dasarnya banyaknya sumber karbon akan memperlambat sintesis alkaloid ergot. Karbon banyak dibutuhkan untuk perkembangan morfologis jamur. Semakin banyak jumlah karbon perkembangan morfologi akan meningkat dengan cepat, sehingga sinteis alkaloid ergot akan lebih lambat, atau bahkan terjadi setelah perkembangan morfologi selesai. Hal in dibuktikan pada Cephalosporium acremonium, jika pada media diberi sumber-sumber karbon yang cepat (mudah didegradasi) seperti glukosa, gliserol, maltosa, pembentukan cephalosporin pada jamur ini akan lebih lambat dari media dengan sumber karbon yang lebih sulit didegradasi seperti sukrosa dan galaktosa.

•          Nitrogen

Pada dasarnya sintesis metabolit sekunder tidak depengaruhi oleh nitrogen. Namun beberapa jenis jamur seperti Aspergillus akan terinhibisi oleh keberadaan ion ammonium pada kadar tertentu.

•          Pospat

Pospat adalah elemen paling penting dalam proses sintesis alkaloid ergot, karena transport energi sel selalu melibatkan transfer dan pelepasan pospat. Namun kadar pospat yang cukup tinggi  justru akan menghambat kerja enzim DMATS dan chanoclavine—I—cyclase. Pospat dalam kadar 0,3 – 300 mM cukup efektif untuk diferensiasi sel, namun kadar diatas 10 mM justru akan menghambat proses sintesis alkaloid ergot.

•           Proses Berhentinya Sintesis

Sintesis alkaloid ergot akan terhenti saat

•          Terdapat salah satu (atau seluruh) enzim dalam jalur sintesis yang rusak . Setiap enzim dalam organisme memiliki waktu paruh sendiri-sendiri. Pada saatnya, enzim-enzim tersebut rusak.

•          Efek reaksi balik.

Efek reaksi balik adalah terhambatnya sintesis suatu senyawa dalam jalur sintesis alkaloid ergot, akibat banyaknya jumlah senyawa serupa yang sudah ada. Efek reaksi balik pertama pada sintesis alkaloid ergot terjadi pada tahap pertama, dimana enzim DMAT diinhibisi oleh agroclavine dan elymoclavine. Elymoclavine juga menginhibisi enzim selanjutnya, yaitu chanoclavine—I—cyclase. Tipe lain efek reaksi balik pada sintesis alkaloid ergot terjadi pada sintesis triptofan, yaitu pada enzim anthranilate synthetase . Enzim ini di inhibisi pula oleh elymoclavine dan chanoclavine.  Inhibisi ini cukup berpengaruh, karena triptofan adalah prekusor utama dalam sintesis alkaloid ergot. Namun secara umum efek reaksi balik ini tidak terlalu mempengaruhi sinteis alkaloid ergot.

•         FUNGSI ALKALOID ERGOT BAGI JAMUR ERGOT

Pada umumnya tidak ada fungsi khusus terhadap organisme yang menghasilkannya,(ergotamine).

•         Untuk mempertahankan diri dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan.

•         Untuk mempertahankan diri dari makhluk hidup lain di sekitarnya,(berkompetisi).

•         APLIKASI ALKALOID ERGOT BAGI KEHIDUPAN MANUSIA

•         Ergot alkaloid memiliki berbagai kegiatan biologis termasuk efek pada sirkulasi dan neurotransmisi. 

•         Untuk menginduksi kontraksi rahim dan untuk mengontrol perdarahan setelah melahirkan.  Dimana kerja ergot alkaloid pada aplikasi ini yaitu:

•         Mempengaruhi otot uterus berkontraksi terus-menerus sehingga memperpendek pendarahan kala III.

•         Menstimulssi otot-otot polos terutama dari pembuluih darah perifer dan rahim.

•         Pembuluh darah mengalami vasokonstriksi sehingga tekanan darah naik dan terjadi efek oksitosuk pada kandungan mature.

•         Ekstrak ergot  ini juga digunakan dalam farmasi, termasuk alkaloid ergot dalam produk  Cafergot  yang mengandung  kafein dan ergotamine , biasanya untuk mengobati  sakit kepala migrain dan ergometrin.

•         Dua obat yang diturunkan dari ergot, adalah  Pergolide dan cabergoline , biasanya  digunakan untuk mengobati penyakit Parkinson yaitu meningkatkan resiko katup jantung bocor .

•         Alkaloid regot, dapat dimanfaatkan juga dalam terapi, umumnya diperoleh dari tanaman

•          Alkaloid ergot digunakan untuk menstimulasi sistem syaraf simpatik.

•         Beberapa alkaloid lisergat seperti halnya ergotamin dan ergobasin digunakan pada terapi kandungan yaitu untuk mengkontraksi uterus pada saat proses melahirkan untuk mengkontraksi uterus postpatu.

•         CONTOH LAIN MIKOTOKSIN

•         Okratoksin

Diketahui 3 macam Okratoksin, yaitu Okratoksin A (OA), Okratoksin B (OB), dan Okratoksin C (OC).

Okratoksin A (OA) diketahui sebagai penyebab keracunan ginjal pada manusia maupun hewan, dan juga diduga bersifat karsinogenik.

Okratoksin A ini pertama kali diisolasi pada tahun 1965 dari kapang Aspergillus ochraceus.Secara alami A. ochraceus terdapat pada tanaman yang mati atau busuk, juga pada biji-bijian (seperti kopi), kacang-kacangan, buah-buahan (anggur).

•         OA juga dapat dihasilkan oleh Penicillium viridicatum yang terdapat pada biji-bijian di daerah beriklim sedang seperti pada gandum di eropa bagian utara

•         Selain pada produk tanaman, ternyata OA dapat ditemukan pada berbagai produk ternak seperti daging babi, ayam dan susu.  Hal ini karena OA bersifat larut dalam lemak sehingga dapat tertimbun di bagian daging yang berlemak.

•         Zearalenon

•         Zearalenon adalah toksin estrogenik yang dihasilkan oleh kapang Fusarium graminearum, F.tricinctum, dan F. moniliforme.  Mikotoksin ini cukup stabil dan tahan terhadap suhu tinggi.

•         Hingga saat ini terdapat 6 macam turunan zearalenon, diantara nya α-zearalenol , 6,8-dihidroksizearalenon, 8-hidroksizearalenon, 3-hidroksizearalenon, 7-dehidrozearalenon, dan 5- formilzearalenon.

•         Komoditas yang banyak tercemar zearalenon adalah jagung, gandum, kacang kedelai, beras dan serelia lainnya.

•         Trikotesena

•         Mikotoksin golongan trikotesena  dihasilkan oleh kapang Fusarium spp., Trichoderma, Myrothecium, Trichothecium dan Stachybotrys.

•         Mikotoksin golongan ini dicirikan dengan adanya inti terpen pada senyawa tersebut.Toksin yang dihasilkan oleh kapang-kapang tersebut diantaranya adalah toksin T-2 yang merupakan jenis trikotesena paling toksik.Toksin ini menyebabkan iritasi kulit dan juga diketahui bersifat teratogenik. Selain toksin T-2, trikotesena lainnya seperti deoksinivalenol, nivalenol dapat menyebabkan emesis dan muntah-muntah

•         Fumonisin

•         Fumonisin termasuk kelompok toksin fusarium yang dihasilkan oleh kapang Fusarium spp, terutama F. moniliforme dan F. proliferatum. 

•         Diketahui 11 jenis senyawa Fumonisin, yaitu Fumonisin B₁ (FB₁), FB₂, FB₃ dan FB₄, FA₁, FA₂, FC₁, FC₂, FP₁, FP₂ dan FP₃.  Diantara jenis fumonisin tersebut, FB₁ mempunyai toksisitas yang dikenal juga dengan nama Makrofusin.

•         FB₁ dan FB₂ banyak mencemari jagung dalam dan pada beras, karena itu mikotoksin jenis fumonisin ini paling berpengaruh pada hasil pertanian Indonesia yang sebagian besar padi dan jagung.

•         MANFAAT ALKALOID ERGOT DALAM INDUSTRI

Pada umumnya alkaloid ergot dalam kehidupan, dimanfaatkan sebagai obat-obatan. Sehingga dalam industry alkaloid ergot ini diproduksi sebagai obat-obatan juga. Misalnya untuk pbat:

•         Obat analgesik untuk penyakit migran

•         Obat untuk menghentikan pendarahan

•         Obat mengurangi rasa sakit pada saat melahirkan

•         PROSES PRODUKSI OBAT DALAM INDUSTRI

Dalam pembuatan obat-obatan dalam industry, prosesnya adalah:

•         Menyiapkan bahan baku, yaitu jamur

•         Mengisolasi alkaloid ergot dalam jamur tersebut

•         Karena alkaloid ergot masih mengandung racun, untuk itu senyawa alkaloid ergot diturunkan senyawanya menjadi ergotamine. Dengan jalan: