Pokok Bahasan IX BIOKONVERSI STEROID Deskripsi singkat Sterol dan steroid telah lama menjadi perhatian oleh ahli biokimia. Pada tahun 1920 ahli estrogenik dan androgenik untuk memenuhi kebutuhan steroid diperoleh dengan ekstraksi bahan alami misalnya korteks adrenal hewan. Senyawa steroid tersebut berupa cortico steroid. Kemudian cortison berhasil disintesa secara kimiawi yang berguna untuk obat rematoid arthritis dan rematik akut. Selanjutnya pada tahun 1952 Rhizopus nigricans berperanan dalam mengubah progresteron menjadi hidroksiprogesrion yang bersifat baik dan diproduksi secara komersil. Pada tahun 1970 reaksi 11 origenan oleh fungi 16x hidroksilasi oleh Streptomyces dehidrogenasi oleh Arthrobacter samplex, mycobacteria, nocardia dan kebanyakan fungi dilakukan di dalam industri. Namun demikian banyak kendala yang timbul dalam produksi steroid melalui proses fermentasi, misalnya biaya operasional lebih mahal dibandingkan melalui reaksi kimiawi. Sehingga dalam prakteknya di pabrik, biotransformasi/biokonversi steroid digunakan untuk menggantikan sebagian reaksi secara kimiawi. Struktur steroid kebanyakan mempunyai gugus methil pada atom karbon nomer 13 dan 10 (C-10 dan C-19). Steroid dapat dianalisa secara paper chromatography (PC), khromatography lapis tipis (TLC) dan vapor-phase chromatography (VPC). Ekstraksi produk steroid menggunakan methylene chloride dan bermacam-macam solven non polar yaitu ethyl acetat, amyl acetat, ethelene chloride, chloroform hasil ekstraksi steroid lalu dianalisa menggunakan cara hromatography. Penemuan penting dibidang mikrobiologi industri adalah mikrobia yang mampu melakukan aktivitas biokimia. Contoh spora Penicellium roqueforii mampu merubah asam kapilat (asam oktanoat) menjadi 2 heptanone. 1. Definisi dan peranan steroid Steroid adalah senyawa mempunyai kerangka perhydro 1,2-cyclo-pentanophenanthene. Knight memperoleh 11- -hydroxyl derivat progesteron rnenggunakan Aspergillus chraceus.
Pembentukan 11- -hydroxyl hydroxyl dari da progesteron steroid yang dibentuk oleh mikrobia yaitu ergosterol, diosgenin pada tumbuhan, tu kholesterol terdapat pada hewan, kortisosteroid, hormon on sex. Steroid penting sebagai agensia therapeutik, dihasilkan selama regulasi metabolism. Steroid corteson berguna a untuk penyakit rheumatoid arthritis dan rheumatic akut. Progestin dan estrogen untuk agensia mengurangi kesuburan kesuburan (antifertility). Steroid juga uga berperanan sebagai agensia therapeutic bagi manusia dan hewan misalnya estrogen, progestin dan androgen. androgen 2. Struktur steroid Kebanyakan steroid mempunvai gugus gugus methyl pada rantai karbon nom nomer 13 dan 10 (C-18 dan C-19). 9). Bentuk dasar steroid (trans, anti,, trans, anti , trans) tergantung pada ikatan cincin karbon nomor no 4 dari rantaian karbon dalam Chair Shape. Contoh bentuk dasar steroid adalah sebagai berikut be : Pada garis tebal yang diberi nomor 18 dan 19 dapat berikatan dengan gugus metyl 17B konfigurasi..
Adapun nama a beberapa steroid baik nama na a perdagangan dan nama kimia dapat ditunjukkan dalam am tabel dibawah ini in : Nama perdagangan −
Androstenedione
Nama kimia −
Androst-yene-3, 17 dione
−
Testosterone
−
17B-Hydroryandrost-4-en-3 ane
−
Progesteron
−
Pregn-4-enc-3,2 adio ne
−
Predmisone A-1 E
−
17 X-21-dihydroxy-prequa-14-diene-3, 11, 20 trione
−
Predmisolone-∆-1-F
−
11 B, 17 , 21-trihydroxy pregna-1, 4-dienyl-3, 20-dione
Ekstraksi steroid dan miselium jamur benang atau semua steroid menggunakan aseton. Sesudah steroid diekstraksi, akan mendapatkan hasil berwarna kecoklatan, lalu, didecolorasi dengan karbon dan kristalisasi dari solven aseton - metanol atau methelene chloride. Banyak solven yang dapat digunakan untuk ekstraksi steroid yaitu ethyl asetat, amyl asetat, ethy-lene chlorida, chloroform. 3. Metoda analisis steroid Steroid hasil fermentasi Iebih cocok dianalisis secara khromatograli kertas (Paper chromatography, sedang chromatography) sering digunakan untuk penelitian, tetapi untuk kebanyakan penelitian yang spesifik analisis steroid memakai cara Vapor. Phase chromatography (VPC) karena sangat sensitiv untuk identifikasi steroid menggunakan resonansi nuclear magnetic, dan spektrofotometri massa. Setelah
steroid
dianalisis
secara
khromatograti
maka
noda
dideteksi
menggunakan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 243 nm dan 268 nm 4. Tipe biokonversi steroid Biokonversi steroid yang digunakan dalam industri ada dua macam: a. hidroksilasi ada 4 macam : 11- -hydroksilasi, 11- -hydroksilasi, 16- -hydroksilasi, 21-hydroksilasi b. Dehidrogenasi
•
11- -hydroksilasi 11- -hydroksi progesteron diperoleh dari progesteron yang dihasilkan oleh
Aspergillus ochroceus, 11- -hydroksi progesteron merupakan hasil antara pembuatan cortison.
•
11- -hydroksilasi Steroid hidrokartison (cortisol) Iangsung oleh Curvularia hinata atau ensim hewan mammalia
•
16- -hydroksilasi
Hidroksilasi ini dilakukan oleh Streptomyces. Reaksi ini menjadi penting karena mampu membentuk 16 hidroksi 9 -fluoroprednison yang sangat cocok untuk obat anti inflammantory.
•
21-hydroksilasi Reaksi ini sangat mudah terutama dilakukan oleh AspergiIlus niger dan
Opphiobolus
herpotricus
untuk
transformasi
progesteron
menjadi
deoxycortison
•
Dehidrogenasi Arthrobacter simplex dapat melakukan sintesa prednisolon dari cortison.
5. Metoda Biokonversi steroid Spora dan fungi atau aktinomesetes sangat esensial untuk biokonversi. Spora diproduksi pada permukaan media atau sekam yang direndam air. Aktivitas
air
dan
kelembaban
relatif
sangat
menentukan
sporulasi.
Pengaruh aktivitas air (aw) pada produksi spora fungi (produksi sebesar 1011) konidia / Erlenmeyer
Ml air / erlenmeyer
Media :
Aspergillus ochraceus NRRL 405
A.niger ATCC9142
Mucor
Penicellium
gricocyanus
chrysogenum
ATCC1207 A
WIS 53-414
40
<1
+
-
+
60
3,2
2,1
-
1,8
80
3,8
2,0
-
2,0
100
3,0
+
-
1,0
120
+
-
6,3
+
140
-
-
4,5
-
160
-
-
-
-
200 gr gandum, sterilisasi 1 jam, suhu 121º C, inkubasi 28º C selama 7 hari untuk A.ochroceus, untuk fungi suhu inkubasi 25º C selama 14 hari. Kelembaban relatif 50 - 6 %.
Setelah memperoleh spora banyak lalu diunduh, atau disimpan dalam refrigerator pada suhu -20º C. Spora lalu digunakan dengan dimasukkan ke dalam larutan buffer phosphat, asetat atau sitrat. Kemudian sitrat ditambahkan, lalu dilarutkan kedalam 0,01% Tween 80, pada akhirnya terjadi biokonversi. Biokonversi kadang-kadang terjadi
bila tersedia gula dengan konsentrasi 0,2 - 0,4 % glukosa dengan spora A. ochraceus atau Mucor griseocyanus.
Latihan soal Pokok Bahasan IX 1. Mengapa steroid penting sebagai agensia therapeutik? 2. Jelaskan biokonversi steroid melalui reaksi hidroksilasi ? Beri contoh! 3. Jelaskan perbedaan antara biokonversi steroid melalui reaksi hidroksilasi dan hidrogenasi! 4. Sebutkan 3 macam steroid dan mikrobia penghasilnya! 5. Apakah fungsi steroid bagi manusia !
