Bioteknologi Pangan SMP kelas IX

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.