Bioteknologi dan Manfaatnya dalam Produksi Pangan
Bioteknologi dan Manfaatnya dalam Produksi Pangan - Maha besar Tuhan Yang Maha Esa yang telah menciptakan makhluk hidup di dunia. Setiap makhluk hidup memiliki peran dan manfaat untuk kehidupan manusia. Banyak teknologi yang dikembangkan oleh manusia untuk menciptakan produk bahan pangan baru dengan memanfaatkan makhluk hidup, misalnya bakteri atau jamur.
Dalam artikel ini kita akan membahas 3 hal pokok yaitu pengertian bioteknologi, bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Pembahasan akan difokuskan pada pemanfaatan bioteknoloi dalam produksi pangan.
Bioteknologi dan Manfaatnya dalam Produksi Pangan
Pengertian Bioteknologi
Kata bioteknologi berasal dari kata bio dan teknologi.Bioteknologi merupakan pemanfaatan makhluk hidup untuk membantu pekerjaan atau menghasilkan suatu produk yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi bukan merupakan hal baru dalam kehidupan manusia. Perkembangan bioteknologi dimulai sejak tahun 1857, setelah Louis Pasteur menemukan hasil fermentasi yang dilakukan oleh mikroorganisme. Pada tahun 1920, proses fermentasi dengan melibatkan mikroorganisme mulai digunakan untuk membuat larutan kimia yang lebih kompleks, seperti pembuatan alkohol. Masih ingatkah kamu, apa yang dimaksud dengan mikroorganisme? Mikroorganisme merupakan makhluk hidup yang berukuran sangat kecil.
Pada saat ini kamu dapat memanfaatkan bioteknologi dalam pembuatan makanan untuk kehidupan sehari-hari, misalnya pada pembuatan tape. Perkembangan bioteknologi pangan selanjutnya masuk ke masa bioteknologi modern dan mulai menerapkan prinsip genetika, biokimia, dan biomolekuler. Bioteknologi modern tidak terlepas dari penemuan enzim-enzim yang membantu dalam proses genetic engineering atau rekayasa genetika yang memungkinkan para ilmuwan dapat merancang susunan materi genetik setiap organisme sedemikian rupa sehingga menghasilkan hewan dan tumbuhan yang memiliki kualitas tinggi, misalnya dapat dihasilkan ikan hasil rekayasa genetik yang memiliki ukuran lebih besar dari ukuran ikan normal. [ Pewarisan Sifat Manusia, Kelainan serta Penerapannya ]
Tempe merupakan salah satu bahan makanan yang dibuat dari fermentasi kedelai dengan bantuan jamur yang ada pada ragi. Tahukah kamu, ternyata tempe lebih mudah dicerna oleh tubuh dibandingkan kedelai dan memiliki kandungan antioksidan yang mampu menangkal radikal bebas penyebab kanker.
Jika kamu perhatikan struktur tempe, kamu akan menemukan benang-benang putih pada tempe. Benang-benang itu disebut dengan hifa. Hifa merupakan tubuh jamur yang membentuk jejaring-jejaring. Keberadaan hifa menyebabkan butiran biji kedelai dapat dipadukan menjadi struktur yang lebih kompak dan padat yang kita kenal sebagai tempe. Tempe dapat dikelompokkan menjadi salah satu produk pangan hasil bioteknologi karena dalam proses pembuatan tempe melibatkan suatu mikroorganisme.
Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa, misalnya jamur dan bakteri menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme tubuh sehingga diperoleh produk yang diinginkan. Salah satu contoh produk pangan bioteknologi konvensional adalah tape. Tape dibuat dengan memanfaatkan mikroorganisme yang ada pada ragi. Mikroorganisme ini akan mengubah zat organik menjadi zat organik lain. Misalnya, singkong difermentasi menjadi tape dengan menggunakan khamir (suatu jenis jamur yang ada pada ragi) Saccharomyces cerevisiae, yang terdapat pada ragi yang dicampurkan, saat proses pembuatan tape. Khamir Saccharomyces cerevisiae dan tape singkong sebagai hasil fermentasi.
Ragi sangat diperlukan dalam proses fermentasi. Tahukah kamu, mikroorganisme yang terdapat pada ragi tape? Terdapat 3 mikroorganisme yang dapat ditemukan, yaitu Aspergillus, Saccharomyces cerevisiae, dan Acetobacter aceti. Mikroorganisme yang terdapat pada tape biasanya memiliki pekerjaan yang saling sinergis, artinya mikroorganisme tersebut akan bekerja saling bergantian untuk mengubah bahan baku dari singkong atau beras ketan menjadi tape. Adapun proses dalam pembuatan tape dapat digambarkan seperti bagan dibawah ini.
Selama pembuatan tape terjadi fermentasi amilum menjadi glukosa yang bantu oleh Aspergillus sp, sedangkan untuk mengubah glukosa menjadi produk baru yaitu alkohol dibantu oleh kapang Saccharomyces cerevisiae, untuk merubah alkohol menjadi asam cuka maka proses tersebut dikendalikan oleh Acetobater acetii. Mekanisme antara kerja seperti di atas disebut sinergisme glukosa menjadi alkohol. Proses perubahan ini terjadi karena adanya kerja enzim-enzim pada sel ragi yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Proses fermentasi tape memanfaatkan respirasi anaerob pada mikroorganisme (pernapasan yang tidak membutuhkan oksigen). Selain pembuatan tape, banyak sekali makanan atau minuman yang merupakan produk dari bioteknologi. Coba kamu cari tahu makanan apa saja yang menerapkan prinsip bioteknologi dalam proses pembuatannya. Kamu dapat memperoleh informasinya dari berbagai sumber, seperti dari internet, buku-buku pengayaan di perpustakaan, atau orang-orang yang tahu tentang hal ini di sekitarmu. [ Hukum Pewarisan Sifat ]
Beberapa makanan dan minuman yang kamu konsumsi adalah produk bioteknologi. Tape, roti, keju, atau yogurt adalah beberapa produk makanan bioteknologi yang mungkin pernah kamu makan. Proses untuk mengolah jenis makanan itu memanfaatkan pengolahan bioteknologi konvensional.
a. Yogurt
Yogurt merupakan minuman hasil fermentasi susu yang menggunakan bakteri Streptococcus thermophillus atau Lactobacillus bulgaricus. Bakteri ini akan mengubah laktosa pada susu menjadi asam laktat. Efek lain dari proses fermentasi adalah pecahnya protein pada susu yang menyebabkan susu menjadi kental. Hasil akhirnya susu akan terasa asam dan kental. Proses penguraian ini disebut fermentasi asam laktat dan hasil akhirnya dinamakan yogurt.
b. Keju
Keju merupakan bahan makanan yang dihasilkan dengan memisahkan zat-zat padat pada susu melalui proses pengentalan atau koagulasi. Proses pengentalan ini dilakukan dengan bantuan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Bakteri ini akan menghasilkan enzim renin, sehingga protein pada susu akan menggumpal dan membagi susu menjadi cair dan padatan (dadih). Selanjutnya enzim renin akan mengubah gula laktosa dalam susu menjadi asam dan protein yang ada pada dadih. Dadih inilah yang akan diproses lebih lanjut melalui proses pematangan dan pengemasan sehingga terbentuk olahan makanan yang dikenal dengan keju.
c. Tempe
Tempe adalah makanan tradisional khas Indonesia yang sering dikonsumsi menjadi salah satu makanan favorit. Tahukah kamu bagaimana cara membuat tempe? Pada dasarnya proses produksi tempe ini menggunakan teknik fermentasi. Fermentasi dilakukan dengan menumbuhkan jamur Rhizopus oryzae dan Rhizopus oligosporus pada biji kedelai. Pada proses pertumbuhan, jamur akan menghasilkan benang-benang yang disebut dengan hifa. Benangbenang itu mengakibatkan biji-bijian kedelai saling terikat dan membentuk struktur yang kompak seperti pada Gambar berikut.
Pada waktu pertumbuhan jamur, jamur juga akan membuat suatu enzim protease yang dapat menguraikan protein kompleks yang ada pada kedelai menjadi asam amino yang lebih mudah dicerna oleh tubuh kita.
d. Kecap
Kecap merupakan salah satu produk hasil bioteknologi yang terbuat dari kacang kedelai. Pada tahap awal kedelai akan difermentasi dengan menggunakan jamur Aspergillus wentii. Tahap selanjutnya kedelai yang sudah difermentasikan akan dikeringkan dan direndam di dalam larutan garam. Pembuatan kecap dilakukan melalui proses perendaman kedelai dengan larutan garam, sehingga pembuatan kecap dinamakan fermentasi garam. Jamur Aspergillus wentii akan merombak protein menjadi asam-asam amino, komponen rasa, asam, dan aroma khas. [ Molekul yang Mendasari Pewarisan Sifat ]
e. Roti
Apabila kamu makan roti atau donat, pernahkah kamu berpikir bagaimana membuat roti? Pembuatan roti juga memanfaatkan peristiwa fermentasi yang dibantu oleh yeast atau khamir. Yeast merupakan sejenis jamur yang ditambah pada adonan tepung dan akan menimbulkan proses fermentasi. Proses ini akan menghasilkan gas karbondioksida dan alkohol. Gas karbondioksida berperan dalam mengembangkan roti, sedangkan alkohol akan berkontribusi dalam menghasilkan aroma dan memberi rasa pada roti. Adonan akan tampak lebih mengembang dan membesar pada saat adonan dimasukkan ke oven, karena gas akan mengembang pada suhu tinggi.
f. Minuman Beralkohol
Bioteknologi pangan juga banyak dimanfaatkan dalam pembuatan minuman beralkohol. Pembuatan minuman beralkohol merupakan proses fermentasi dengan bantuan jamur Aspergillus oryzae. Jamur Aspergillus oryzae akan menghasilkan enzim amilase yang dapat menguraikan amilum menjadi glukosa atau gula. Selanjutnya, gula akan difermentasikan lanjut menjadi alkohol dan gas karbondioksida. Proses tersebut kemudian akan menghasilkan minuman beralkohol dengan cita rasa tertentu sesuai dengan bahan baku yang digunakan. Lama proses fermentasi akan mempengaruhi jumlah alkohol yang dihasilkan. Semakin lama proses fermentasi, semakin tinggi kandungan alkoholnya. Contoh minuman beralkohol adalah wine atau anggur. Bagaimana proses pembuatan wine? Minuman anggur dibuat dari buah anggur dengan memanfaatkan Saccharomyces cerevisiae melalui proses fermentasi, seperti halnya fermentasi pada pembuatan alkohol biasanya.
Tahukah kamu, ternyata beberapa makanan dan minuman mengandung alkohol, misalnya pada tape dan roti. Apa dampak bagi tubuhmu, bila mengkonsumsi bahan makanan itu? Tentu kamu tahu bahwa mengkonsumsi alkohol akan merusak kesehatanmu. Pemerintah telah memberi batasan dalam pengonsumsian alkohol melalui BPOM (Badan Pengawas Obat dan Makanan) dengan memberikan rekomendasi batasan alkohol pada makanan dan minuman sebanyakbanyaknya 5%. Di atas persentase tersebut, BPOM menyatakan makanan dan minuman tersebut berbahaya untuk kesehatan.
Bioteknologi Modern
Peningkatan jumlah penduduk berpengaruh terhadap meningkatnya kebutuhan pangan. Produksi pangan dengan cara tradisional tidak lagi memadai untuk memenuhi kebutuhan pangan yang terus meningkat. Hal ini menuntut para ilmuwan untuk mencari solusi dalam memproduksi bahan pangan dengan cara yang lebih baik. Penerapan bioteknologi dalam produksi bahan pangan menjadi solusi terbaik saat ini. Bioteknologi berpotensi meningkatkan produksi tanaman budidaya dan mengurangi pemakaian bahan kimia berbahaya seperti pupuk dan pestisida. Dalam upaya pemenuhan kebutuhan tesebut para ilmuwan mengembangkan bioteknologi modern. Bioteknologi modern dalam produksi pangan dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetik. Rekayasa genetik adalah kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA baru. Manipulasi materi genetik dilakukan dengan cara menambah atau menghilangkan gen tertentu. Salah satu produk hasil rekayasa genetik adalah dengan membuat organisme transgenik. [ Mengenal KakaTua Si Raja Hitam dari Papua ]
Melalui teknik rekayasa genetik, para ahli bidang bioteknologi dapat menyusun pola gen sedemikian rupa sehingga menghasilkan organisme yang sifat-sifatnya sesuai dengan kebutuhan. Teknik ini dikenal juga dengan istilah DNA rekombinan, yaitu proses mengkombinasikan DNA suatu organisme ke organisme lain. Pengaturan pola genetik ini melibatkan penggunaan gen organisme lain yang disisipkan ke pita DNA organisme tertentu. Organisme yang menggunakan bagian gen organisme lain di dalam tubuhnya dikenal dengan istilah organisme transgenik. Tumbuhan, hewan, dan bakteri transgenik tidak hanya digunakan untuk keperluan penelitian namun juga untuk memenuhi kebutuhan di bidang medis dan pertanian.
a. Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah mengalami perubahan susunan informasi genetik dalam tubuhnya. Tanaman transgenik ini merupakan suatu alternatif agar tanaman tahan terhadap hama sehingga hasil panen dapat melimpah. Bahkan, tanaman juga dapat direkayasa agar mampu membunuh hama yang menyerang tumbuhan tersebut. Pada tahun 2003 sekitar 67.7 juta hektar yang ditanami oleh 7 juta petani di 18 negara mulai menanam jenis tanaman transgenik. Jenis tanaman yang ditanam antara lain kacang kedelai dan tanaman kapuk yang memiliki ketahanan terhadap herbisida dan insektisida.
Teknik rekayasa genetika dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu 1) penyiapan fragmen DNA yang akan disisipkan pada DNA tanaman tertentu; 2) penyiapan vektor (perantara) baik plasmid atau menggunakan virus; 3) potongan DNA yang akan disisipkan tersebut digabung (rekombinasi) dengan vektor; 3) DNA gabungan akan di sisipkan pada sel-sel tanaman; 4) tanaman akan tumbuh menjadi tanaman dengan sifat baru, sesuai dengan DNA yang disisipkan.
Melalui transgenik juga dapat dikembangkan kacang tanah dan kacang kedelai yang tidak akan menimbulkan reaksi alergi bagi yang mengkonsumsi. Hasil produksi tanaman transgenik yang lolos uji lapangan dapat dipasarkan secara bebas. Tanaman transgenik lain yang telah dikembangkan adalah kentang manis yang tahan virus dan beras dengan kandungan zat besi dan vitamin A yang lebih tinggi. Beras bervitamin A ini lebih dikenal dengan nama Golden rice
Peneliti melakukan rekayasa genetik untuk memproduksi dan mengakumulasikan provitamin A atau beta karoten, selanjutnya oleh tubuh manusia provitamin A atau beta karoten akan diubah menjadi vitamin A. Masih banyak lagi tanaman transgenik yang telah dikembangkan. Kamu dapat mencari informasinya lebih dengan menggunakan berbagai sumber belajar.
b. Hewan Transgenik
Selain tumbuhan transgenik, juga ada hewan-hewan transgenik. Pada awalnya hewan transgenik merupakan bahan penelitian para ilmuwan untuk menemukan jenis penyakit yang menyerang hewan tertentu dan cara penanggulangannya. Perkembangan selanjutnya, penerapan teknologi rekayasa genetik pada hewan bertujuan untuk menghasilkan hewan ternak yang memproduksi susu dan daging yang berkualitas, ikan yang cepat besar dan mengandung vitamin tertentu, dan sebagainya.
Industri susu juga merupakan target untuk peningkatan transgenik. Peneliti telah menggunakan transgenik untuk meningkatkan produksi susu, dengan membuat susu kaya protein, rendah lemak, dan memproduksi susu yang lebih baik dan cocok untuk dikonsumsi anak manusia. Peningkatan penting yang lain adalah mengurangi penyakit yang menyerang hewan ternak. Peneliti melakukan rekayasa genetik pada hewan ternak, sehingga mampu mengembangkan hewan ternak yang tahan pada penyakit.
Selain pengembangan di bidang pangan, sekarang ini sedang dikembangkan organisme transgenik yang dapat dijadikan sumber pembuatan organ yang dapat digunakan sebagai organ dalam proses transplantasi. Dari semua keunggulan yang dimiliki oleh hewan atau tumbuhan transgenik, setiap orang memiliki kebebasan dalam memilih untuk mengkonsumsi atau tidak mengkonsumsi bahan makanan transgenik. Oleh karena itu, pada setiap produk transgenik yang beredar di pasaran tetap diberi label khusus yang menandakan bahan pangan transgenik. Produk transgenik juga banyak bermanfaat untuk bidang medis. Salah satu contohnya pemanfaatan organisme transgenik di bidang medis adalah pembuatan hormon insulin melalui bakteri. Insulin merupakan hormon yang dihasilkan oleh pankreas yang berperan penting dalam pencernaan karbohidrat. Insulin digunakan untuk mengobati pasien Diabetes melitus.
