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.
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. Lihatlah contohnya
pada
Gambar
8.1.
 |
Sumber : www.biotechnology-europe.com
Gambar 8.1 Ikan Hasil Budiaya dengan Memanfaatkan Rekayasa Genetika (Atas)
dan Ikan Hasil Budidaya Biasa (Bawah)
1.
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 dapat dilihat pada
Gambar 8.2.
 |
Sumber : (a) Dokumen Kemdikbud, (b) http://www.visualphotos.com/
Gambar 8.2 (a) Tape Singkong; (b)
Khamir Saccharomyces cerevisiae
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. ikroorganisme yang terdapat pada tape biasanya
memiliki pekerjaan yang salingsinergis, 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.
 |
Sumber:
Hastuti.S.U, 2007
Gambar 8.3 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 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.
Macam-macam Bioteknologi
Pangan :
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 8.5.
 |
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, komponenrasa, asam, dan aroma khas.
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
cerevisiaemelalui
proses fermentasi, seperti halnya fermentasi pada pembuatan
alkohol biasanya.
2.
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. 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 memenuhikebutuhan di bidang medis dan pertanian.
a.
Tanaman Transg enik
Tanaman
transgenik adalah tanaman yang telah mengalami perubahan susunan informasi
genetik dalam tubuhnya. Tanaman transgenik ini merupakan suatu alternatif agar
tanaman tahan terhadaphama 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. Bagaimana cara membuat tanaman transgenik?
Coba kamu perhatikan Gambar 8.12!
 |
Teknik
rekayasa genetika dilakukan melalui beberapa tahapanyaitu 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.
Peneliti
melakukan modifikasi genetik untuk emproduksi 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.
3.
Dampak Penerapan dan
Pengembangan Bioteknologi
Berdasarkan
pembahasan sebelumnya kamu tentu telah mengetahui berbagai manfaat bioteknologi
dalam kehidupan manusia, khususnya untuk menghasilkan bahan makanan. Selain
untuk menghasilkan bahan makanan, sebenarnya masih banyak manfaat dari
bioteknologi, baik dalam bidang farmasi, kedokteran, dan industri. Sampai saat
ini ilmuwan terus melakukan penelitian dalam bidang bioteknologi yang dapat
menghasilkan suatu produk baru sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan
manusia. Namun, disamping memberikan berbagai
keuntungan
penerapan bioteknologi juga menimbulkan kerugian. Adapun kerugian yang dapat
ditimbulkan oleh penerapan dan pengembangan bioteknologi adalah sebagai
berikut.
1.
Bidang Lingkungan
Masih ingatkah kamu dengan tanaman transgenik atau hewan transgenik?
Tanaman atau hewan transgenik memiliki susunan gen yang telah dimodifikasi,
baik ditambahkan suatu gen atau dilakukan pengurangan suatu gen organisme
tersebut. Organisme transgenik ini jika tidak dikelola dengan baik maka akan
dapat mencemari keanekaragaman gen yang
ada di lingkungan alami atau merusak plasma nutfah atau yang dikenal dengan “polusi
gen”. Misalnya tanaman jagung yang tahan terhadap herbisida, maka ketika
jagung transgenik ini ditanam di lahan alami maka serbuk sari dapat membawa gen
jagung transgenik dan menyerbuki jagung alami. Hal ini membuat gen-gen pada
jagung alami sudah terkontaminasi dengan gen-gen dari tanaman jagung
transgenik. Tanaman transgenik biasanya merupakan tanaman unggul, hal ini
membuat petani lebih cenderung menanam tanaman transgenik (monokultur)
dan tidak lagi menanam tanaman lokal. Akibatnya tanaman lokal (bukan tanaman
transgenik) akan menjadi langka yang berakibat pula pada penurunan jumlah plasma
nutfah. Penggunaan tanaman transgenik juga dapat menimbulkan hama baru yang
lebih kuat daripada hama sebelumnya dan mengganggu keseimbangan ekosistem.
2.
Bidang Kesehatan
Banyak masyarakat yang khawatir bahwa pengembangan tanaman dan
hewan transgenik berbahaya bagi kesehatan manusia. Hal ini disebabkan 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. Berdasarkan hasil peneitian terhadap tanaman kedelai
transgenik
yang mengandung gen dari kacang Brazil bisa memicu reaksi alergi pada orang
tertentu yang sensitif terhadap kacang Brazil. Gen-gen asing tersebut juga
dikhawatirkan dapat memicu bakteri untuk resisten sehingga muncul bakteri yang
lebih ganas. Beberapa produk bioteknologi misalnya alkohol dapat disalahgunakan
untuk dibuat menjadi minuman beralkohol yang apabila dikonsumsi terus menerus
dapat menimbulkan dampak buruk bagi kesehatan.
3.
Bidang Sosial dan Ekonomi
Berbagai produk dari bioteknologi juga berpengaruh terhadap bidang
ekonomi dan sosial. Seseorang yang memiliki modal dapat mengembangkan pertanian
transgenik yang dapat meningkatkan hasil panen menjadi sangat berlimpah dengan
kualitas sangat baik. Hal ini tentunya dapat membuat petani tradisional kalah
bersaing dalam pemasaran sehingga dapat menimbulkan kerugian bagi petani tradisional.
Jika masalah ini terus berlanjut maka akan menimbulkan kesenjangan perekonomian
yang semakin besar. Begitu juga suatu negara yang sudah maju yang telah
mengembangkan organisme transgenik yang memasarkan produknya diperdagangan
internasional, tentunya produk negera berkembang akan kalah sehingga
penghasilan negara pun dapat berkurang. Hal ini juga dapat membuat negara berkembang
menjadi tergantung pada produk negara maju.
