Pertemuan 3

Bioteknologi Pangan

A. Produk Pangan Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa.

Mikroorganisme yang digunakan 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 dapat dilihat pada gambar berikut. Terdapat tiga mikroorganisme yang dapat ditemukan pada ragi ape, 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 di bawah ini.

                                                         

    Ket. Perubahan Kimia yang Terjadi dalam Pembuatan Tape

 

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 ini 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.

Selain tape, berikut ini adalah beberapa produk pangan hasil bioteknologi konvensional lainnya.

1. Yogurt

Yogurt merupakan minuman hasil fermentasi susu yang menggunakan bakteri Streptococcus thermophillus atau Lactobacillus bulgaricus.

                                                                              

                                                                                             Yogurt

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.

                                                        

                  Jenis-jenis Keju

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.

Pada dasarnya proses produksi tempe ini menggunakan teknik fermentasi. Fermentasi dilakukan dengan menumbuhkan jamur Rhizopus oryzae dan Rhizopus oligosporus pada biji kedelai.

                        

           (a) Tempe; (b) Jamur Rhizopus oryzae

Pada proses pertumbuhan, jamur akan menghasilkan benang-benang yang disebut dengan hifa. Benang-benang 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.

4. Kecap

Kecap merupakan salah satu produk hasil bioteknologi yang terbuat dari kacang kedelai. Pada tahap awal kedelai akan difermentasi dengan menggunakan jamur Aspergillus wentii.

                                                                              

                                                                                     Kecap

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.

5. 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.

                                            Berbagai Jenis Roti yang Memanfaatkan Saccharomyces cerevisiae

 

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.

6. 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. Minuman anggur dibuat dari buah anggur dengan memanfaatkan Saccharomyces cerevisiae melalui proses fermentasi, seperti halnya fermentasi pada pembuatan alkohol biasanya. .

B. Bioteknologi Pangan 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 yaitu menambah atau menghilangkan gen tertentu. Contoh membuat organisme transgenik. 

Melalui rekayasa genetik, para ahli bioteknologi dapat menyusun pola gen sehingga menghasilkan organisme yang sifat-sifatnya sesuai kebutuhan. Teknik ini disebut DNA rekombinan, yaitu proses mengkombinasikan DNA suatu organisme ke organisme lain. 

Pengaturan pola genetik melibatkan penggunaan gen organisme lain yang disisipkan ke pita DNA organisme tertentu. Organisme yang menggunakan bagian gen organisme lain di dalam tubuhnya disebut organisme transgenik. 

Tumbuhan, hewan, dan bakteri transgenik tidak hanya digunakan untuk keperluan penelitian namun juga untuk memenuhi kebutuhan di bidang medis dan pertanian. 

Tanaman transgenik adalah tanaman yang mengalami perubahan susunan materi genetik. Tanaman transgenik merupakan alternatif agar tanaman tahan hama sehingga hasil panen melimpah. Tanaman dapat direkayasa agar mampu membunuh hama yang menyerang tumbuhan. 

Pada tahun 2003 sekitar 67.7 juta hektar yang ditanami oleh 7 juta petani di 18 negara mulai menanam jenis tanaman transgenik yaitu kacang kedelai dan tanaman kapuk yang memiliki ketahanan herbisida dan insektisida. Berikut teknik rekayasa genetik tanaman dengan bantuan Agrobacterium tumefaciens :  

 

C. Teknik rekayasa genetika dilakukan melalui 5 tahapan yaitu : 

1). Menyiapkan fragmen DNA yang disisipkan pada DNA tanaman tertentu 

2). Menyiapkan vektor (perantara) menggunakan plasmid atau virus 

3) Potongan DNA yang akan disisipkan digabung (rekombinasi) dengan vektor 

4) DNA rekombinan disisipkan pada sel-sel tanaman 

5) tanaman akan tumbuh menjadi tanaman dengan sifat baru sesuai dengan DNA yang disisipkan. 

Melalui transgenik, juga dikembangkan kacang tanah dan kacang kedelai tanpa menimbulkan alergi bagi yang mengkonsumsi. Hasil produksi tanaman transgenik yang lolos uji lapangan dapat dipasarkan secara bebas.

Berikut contoh beras golden rice : 

D.  Bioteknologi Hewan 

Hewan transgenik pada awalnya merupakan bahan penelitian ilmuwan untuk menemukan penyakit yang menyerang hewan tertentu dan cara penanggulangannya. Selanjutnya, rekayasa genetik hewan bertujuan menghasilkan hewan ternak yang memproduksi susu dan daging berkualitas, ikan yang cepat besar dan mengandung vitamin tertentu. 

Bioteknologi juga digunakan untuk rekayasa reproduksi pada hewan misalnya proses kloning. Kloning adalah menyalin satu individu menjadi individu lain yang identik secara fisik dan genetik. Kloning merupakan reproduksi aseksual yang bertujuan menghasilkan individu baru yang seragam.

Proses kloning pada domba : 

Cara mengkloning domba A yaitu, pertama ambil beberapa sel tubuh dari domba A kemudian ambil sel telur dari domba B. Sel tubuh domba A diambil inti selnya saja dan sel telur domba B diambil inti selnya sehingga tersisa badan sel telurnya. Inti sel domba A disuntikkan ke dalam sel telur domba B. 

Selanjutnya sel tersebut akan berkembang menjadi embrio dan diimplantasikan atau ditanam di rahim domba lain (domba C). Setelahnya akan lahir domba yang mirip dan identik dengan domba A. Domba yang yang lahir memiliki sifat yang identik dengan domba pendonor inti sel, pada ilustrasi ini domba A pendonor inti selnya. 

Insulin adalah hormon yang dihasilkan oleh pankreas, berperan penting dalam pencernaan karbohidrat. Insulin digunakan untuk mengobati pasien Diabetes melitus. 

E. Dampak dari Bioteknologi 

Bidang Lingkungan : Tanaman atau hewan transgenik memiliki susunan gen yang telah dimodifikasi yaitu penambahan atau pengurangan gen organisme tersebut. Organisme transgenik ini jika tidak dikelola dengan baik maka dapat mencemari keanekaragaman gen yang ada di lingkungan alami atau merusak plasma nutfah disebut “polusi gen”. 

Misalnya tanaman jagung tahan herbisida, ketika ditanam di lahan alami maka serbuk sari dapat membawa gen jagung transgenik dan menyerbuki jagung alami. Hal ini membuat gen-gen pada jagung alami terkontaminasi dengan gen-gen dari jagung transgenik. 

Bidang Kesehatan : di dalam organisme transgenik terdapat gen asing yang seharusnya tidak ada bahkan tidak untuk dikonsumsi oleh manusia. Gen ini dikhawatirkan memicu munculnya penyakit baru atau bahkan kanker. Berdasar hasil penelitian tanaman kedelai transgenik yang mengandung gen kacang Brazil bisa memicu alergi pada orang yang sensitif kacang Brazil. 

Gen asing tersebut dikhawatirkan dapat memicu bakteri resisten sehingga muncul bakteri yang lebih ganas. Contoh produk bioteknologi misalnya alkohol dapat disalahgunakan untuk dibut menjadi minuman beralkohol yang apabila dikonsumsi terus menerus dapat menimbulkan dampak buruk bagi kesehatan. 

Bidang Sosial dan Ekonomi : produk bioteknologi juga berpengaruh terhadap bidang sosial dan ekonomi. Orang yang memiliki modal dapat mengembangkan pertanian transgenik yang dapat meningkatkan hasil panen menjadi berlimpah dengan kualitas sangat baik. 

Ini membuat petani tradisional kalah bersaing dalam pemasaran sehingga merugikan petani tradisional. Jika terus berlanjut maka menimbulkan kesenjangan perekonomian yang semakin besar. Begitu pula negara maju yang telah mengembangkan organisme transgenik yang memasarkan produknya diperdagangan internasional. 

 Membuat produk negera berkembang akan kalah sehingga penghasilan negara pun berkurang. Hal ini membuat negara berkembang menjadi bergantung pada produk negara maju.