Karya Tulis Ilmiah
I. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi.
Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Selain itu bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan sebagai bahan dasar sebagai proses industri.
Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Selain itu bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan sebagai bahan dasar sebagai proses industri.
Prinsip-prisip bioteknologi telah digunakan untuk membuat dan memodifikasi tanaman, hewan, dan produk makanan. Bioteknologi yang menggunakan teknologi yang masih sederhana ini disebut bioteknologi konvensional atau tradisional. Penerapan bioteknologi konvensional ini sering diterapkan dalam pembuatan produk-produk makanan.
Seiring dengan perkembangan dan penemuan dibidang molekuler maka teknologi yang digunakan dalam bioteknologi pada saat ini semakin canggih.bioteknologi yang menggunakan teknologi canggih ini disebut bioteknologi modern. Dari perkembangan tersebut menjadi latar belakang untuk membahas lebih jauh tentang bioteknologi.
Seiring dengan perkembangan dan penemuan dibidang molekuler maka teknologi yang digunakan dalam bioteknologi pada saat ini semakin canggih.bioteknologi yang menggunakan teknologi canggih ini disebut bioteknologi modern. Dari perkembangan tersebut menjadi latar belakang untuk membahas lebih jauh tentang bioteknologi.
1.2 Rumusan Masalah
bagaimana perkembangan bioteknologi?
Apa saja aplikasi bioteknologi pangan?
Apa manfaat Mikroorganisme dalam pembuatan makanan?
1.3 Tujuan
mengetahui manfaat bioteknologi
II. Pembahasan
* Perkembangan bioteknologi :
1. Era bioteknologi generasi pertama (bioteknologi sederhana).
Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.
Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.
2. Era bioteknologi generasi kedua.
proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.
Contoh:
a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat
b. pengolahan air limbah
c. pembuatan kompos
3. Era bioteknologi generasi ketiga.
Proses dalam kondisi steril.
Contoh: produksi antibiotik dan hormon
4. Era bioteknologi generasi baru ( bioteknologi modern).
Contoh: produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal
* Beberapa aplikasi bioteknologi pangan adalah:
1. Teknologi sel mikroba, untuk produksi pangan terfermentasi dan aditif pangan.
Teknologi sel mikroba sudah diaplikasikan dibidang pangan beberapa abad yang lalu. Tujuan dari tekniologi sel mikroba ini adalah untuk pengawetan pangan yang menghasilkan berbagi jenis pangan terfermentasi seperti dadih (yoghurt dan keju), tauco, tape dan sebagainya. Sedangkan teknologi mikrobial yang bertujuan untuk menghasilkan bahan kimia (sekaligus bahan pangan) adalah produksi etanol oleh khamir dan proses lanjutannya untuk mengahasilkan cuka (asam asetat) oleh bakteri. Pada awal abad ke II ditemukan teknologi produksi gliserol oleh khamir yang diransang oleh kebutuhan untuk memproduksi dinamit. Berbagai macam asam dan enzim sudah dapat dihasilkan dengan bantuan mikroba ini. Bahkan sederetan bahan kimia lain yang telah dapat diproduksi secara mikrobial. Mikroba sudah terbukti merupakan agen biologis yang sangat potensial untuk mengahsilkan berbegai jenis zat kimia. Banyak diantaranya merupakan bahan aditif pangan. Teknologi produksi aditif pangan secara mikrobial dilandasi oleh teknik manipulasi metabolisme agar zat yang dikehendaki terakumulasi dan dikeluarkan dari dalam sel. Teknik manipulasi metabolisme ini diperoleh dari mutasi konvensional seperti radiasi dengan sinar X, UV, Gamma dan penggunaan mutagen kimia, maupun mutasi modern melalui rekayasa genetik.
2. Aplikasi enzim baik untuk persiapan bahan maupun pengolahan pangan.
Teknologi aplikasi enzim untuk persiapan maupun pengolahan pangan sangat luas. Aplikasi yang tergolong kelompok pertama, misalnya pembuatan sirup glukosa dari pati-patian yang melibatkan enzim-enzim α dan β amylase, amiloglukosidase dan pullulanase, konversi glukosa ke fruktosa oleh glukosaisomerase, penggunaan pektinase untuk membantu ekstraksi pati dari bahan asalnya, modifikasi pati untuk mengubah sifat fungsionalnya dan sebagainya. Kelompok kedua, misalnya penggunaan lipase untuk menghasilkan emulsifier, surfaktant, mentega, coklat tiruan, protease untuk membantu pengempukan daging, mencegah kekeruhan bir, naringinase untuk menghilangkan rasa pahit pada juice jeruk, glukosa oksidase untuk mencegah reaksi pencoklatan pada produk tepung telur dan lain-lain.
3. Kultur sel atau jaringan tanaman dan tanaman transgenik.
Sel tanaman mempunyai kemampuan yang disebut “totipotency”, yaitu kemampuan tumbuh dan berkembang biak untuk menjadi tanaman lengkap pada medium yang memenuhi syarat. Sel tersebut dapat tumbuh tanpa mengalami deferensiasi. Hal ini tertgantung pada kadar hormone pertumbuhan yang diberikan. Pemberdayaan sel atau jaringan tanaman bertujuan untuk :
a. Produksi zat kimia atau aditif pangan
b. Menumbuhkan tanaman (dengan produk bahan pangan) bersifat tinggi.
c. Menumbuhkan tanaman dengan produktifitas bahan pangan tinggi.
Sifat variasi somaklonal dari sejumlah populasi sel tanaman yang tumbuh dapat digunakan untuk menseleksi sel tanaman yang unggul untuk memproduksi metabolit tertentu. Produk-produk aditif dari sel tanaman tersebut berguna untuk :
a. Zat warna pangan (antosianin, betasinin, saffron)
b. Flavor (strawberry, anggur, vanilla, asparagus)
c. Minyak atsiri (mint, ros, lemon bawang)
d. Pemanis (steviosida, monelin)
Tanaman transgenik adalah khususnya tanaman yang mempunyai gen hasil alihan dari mikroorganisme lain. Contoh tanaman transgenik adalah tanaman yang mengandung gen racun serangga dari Bacillus thuringiensis (gen Bt). Tanaman kentang tahan terhadap herbisisda biolaphos, tanaman kapas tahan terhadap herbisisda glyphosate.
4. Kultur sel hewan dan hewan transgenik.
Kultur sel hewan adalah sisitem menumbuhkan sel manusia maupun hewan untuk tujuan memproduksi metabolit tertentu. Aplikasi dari system ini banyak digunakan untuk menghasilkan produk-produk farmasi dan kit diagnostik dengan jenis produk berupa molekul protein kompleks. Aplikasi yang berhubungan tidak langsung dengan masalah pangan, misalnya: penetapan jenis kelamin dari embrio yang akan ditanam, penentuan masa ovulasi dari sapi dan fertilisasi invitro untuk hewan. Adapun contoh-contoh produk yang biasa dihasilkan oleh sel hewan misalnya: interferon, tissue plasminogen activator, erythroprotein, hepatitis B surface antigen.
Hewan transgenic adalah hewan yang menerima gen pindahan dari organisme lain (atau hewan yang sama) untuk tujuan-tujuan yang tentunya dianggap menguntungkan bagi manusia.
5. Rekayasa protein.
Aplikasi rekayasa protein dalam bidang pangan melibatkan dua hal yaitu :
a. Enzim melalui modifikasi molekul protein, untuk stabilitas enzim pada kondisi-kondisi khusus. Misalnya perbaikan kestabilan termal dari enzim glukosa isomerase.
b. Modifikasi protein pangan untuk mengubah sifat fungsionalnya, untuk memperbaiki sifat elastisitas, kemampuan membentuk emulsi atau kemampuan menstabilkan tekstur.
* Mikroorganisme
Berbagai jenis mikroorganisme bersifat menguntungkan dan berguna untuk produksi bahan pangan manusia. Kamu tentu mengenal makanan seperti yoghurt, acar, sosis, roti, keju, tempe, oncom, kecap, dan tapai. Semua makanan tersebut memanfaatkan mikroorganisme dalam pembuatannya.
Mikroorganisme juga dimanfaatkan sebagai penghasil bahan pangan yang berprotein tinggi, atau dikenal sebagai protein sel tunggal (PST). Kelebihan mikroorganisme sebagai penghasil protein adalah mudah dibudidayakan, pertumbuhannya sangat cepat, dan kadar proteinnya sangat tinggi yaitu dapat mencapai 80%. Bandingkan dengan protein pada biji kedelai yang kadarnya sekitar 45%. Contoh organisme penghasil PST adalah ganggang Chlorella dan Spirulina.
Aneka produk makanan memanfaatkan jasa mikroorganisme dalam pengolahannya. Peranan mikroorganisme dalam pengolahan makanan ini adalah mengubah bahan makanan menjadi bentuk lain, sehingga nilai gizinya lebih tinggi, zat gizi lebih mudah diserap dan dimanfaatkan, serta mempunyai cita rasa yang lebih menarik. Pemanfaatan mikroorganisme sebagai pengolah bahan makanan telah lama dikenal dan dilakukan oleh banyak orang. Misalnya, digunakan untuk membuat tape, tempe, kecap, dan sebagainya. Berikut ini adalah beberapa contoh peran mikroorganisme sebagai pengolah makanan.
a. Pemanfaatan Mikroorganisme untuk Membuat Kue/Roti
Dalam pembuatan kue, pada adonan tepung ditambahkan ragi ke dalam adonan tersebut dan dibiarkan beberapa saat. Di dalam ragi terdapat jamur Saccharomyces cereviceae. Jamur ini akan berkembang biak dengan cepat dalam substrat tepung dan memfermentasi adonan gula (glukosa). Dalam proses fermentasi ini dihasilkan gelembung-gelembung gas karbon dioksida. Keluarnya gas inilah yang menyebabkan adonan kue atau roti dapat mengembang.
b. Mikroorganisme untuk Membuat Asinan
Asinan atau acar merupakan hasil fermentasi bakteri asam laktat (Lactobacillus bulgaricus) yang memberi rasa masam dan sedikit asin pada bahan-bahan seperti kubis, mentimun, dan lobak. Pada umumnya, pembuatan acar dilakukan secara terbuka sehingga memungkinkan bakteri aerob mengubah rasa menjadi masam.
c. Mikroorganisme untuk Membuat Minuman dan Alkohol
Mikroorganisme yang banyak digunakan untuk membuat minuman dan alkohol adalah kelompok jamur anaerob. Substrat yang digunakan jamur berupa zat tepung atau karbohidrat. Jamur akan menghasilkan semacam enzim sehingga dapat memfermentasi tepung menjadi glukosa dan karbon dioksida. Dalam proses fermentasi ini dihasilkan alkohol yang dapat memberi citarasa tersendiri pada produk yang dihasilkan, contohnya pada pembuatan tuak, brem, dan sake. Minuman ini dihasilkan dari fermentasi beras ketan oleh Aspergillus orizae. Tuak merupakan minuman beralkohol tradisional Jawa. Brem adalah minuman beralkohol tradisional Bali. Sedangkan Sake adalah minuman beralkohol tradisional Jepang.
Contoh lainnya adalah proses pembuatan anggur (wine) dan bir. Anggur dibuat dari buah anggur atau buah yang lain dengan memanfaatkan Saccharomyces cerevisiae dan Saccharomyces bayanus melalui proses fermentasi. Bir dibuat dari biji padi yang sebelumnya diubah menjadi malt yang mengandung enzim amilase. Enzim amilase mengubah zat tepung menjadi glukosa sehingga bisa difermentasi oleh khamir jenis tertentu. Hasil fermentasi berupa etanol dan karbon dioksida. Alkohol juga dapat dibuat dari fermentasi tetes tebu yang disuling untuk mendapatkan alkohol berkadar tinggi. Umumnya, proses pembuatan minuman beralkohol melalui dua tahap, yaitu tahap fermentasi dan tahap destilasi (penyulingan). Tahap destilasi diperlukan untuk meningkatkan kadar alkohol dalam minuman.
d. Mikroorganisme untuk Membuat Yogurt
Yogurt adalah sejenis minuman yang berasal dari susu yang diproses dengan dimanfaatkan mikroorganisme tertentu. Dalam pembuatan yogurt, susu diuapkan agar lebih kental dan kadar lemaknya berkurang. Susu kental ini kemudian difermentasikan pada suhu 45° dengan menggunakan campuran bakteri Streptococcus thermophillus dan bakteri Lactobacillus bulgaricus. Bakteri Streptococcus thermophillus pada pembuatan yogurt berfungsi memberi rasa masam, sedangkan bakteri Lactobacillus bulgaricus memberi aroma dan rasa yang berbeda. Jadi, kombinasi antara kedua bakteri itulah yang memberi cita rasa dan aroma pada yogurt.
e. Mikroorganisme untuk Membuat Mentega dan Keju
Mentega dibuat dari susu krim atau susu skim. Cita rasa dan aroma mentega berasal dari hasil fermentasi bakteri yang sama seperti bakteri yang digunakan untuk membuat yogurt yaitu bakteri asam laktat (Lactobacillus bulgaricus). Sedangkan keju juga dibuat dari susu yang difermentasikan oleh bakteri asam laktat. Pembuatan keju memerlukan air dadih yang dibuat dari protein susu yang disebut kasein. Beberapa jenis keju difermentasikan oleh bakteri Propionibacterium. Jamur lain juga dapat digunakan untuk membuat keju, misalnya beberapa spesies dari genus Penicillium untuk membuat keju yang berwarna hijau kebiruan.
Kesimpulan
* Perkembangan bioteknologi melalui beberapa tahapan, yaitu: bioteknologi sederhana, bioteknologi generasi kedua, bioteknologi generasi ketiga, dan bioteknologi modern.
* Teknologi sel mikroba sudah diaplikasikan dibidang pangan beberapa abad yang lalu. Tujuan dari tekniologi sel mikroba ini adalah untuk pengawetan pangan yang menghasilkan berbagi jenis pangan terfermentasi
* Berbagai jenis mikroorganisme bersifat menguntungkan dan berguna untuk produksi bahan pangan manusia. Kamu tentu mengenal makanan seperti yoghurt, acar, sosis, roti, keju, tempe, oncom, kecap, dan tapai. Semua makanan tersebut memanfaatkan mikroorganisme dalam pembuatannya.
III. Penutup
Bahan pangan di dunia ini sangatlah beragam. Masing-masing jenis pangan memiliki tingkat gizi yang berbeda-beda. Mikroorganisme juga dibutuhkan dalam sebagian pembuatan bahan pangan. Tapi jika terlalu banyak menggunakan bahan mikroorganisme akan sangat berbahaya untuk tubuh manusia.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar