Bioteknologi

Bagaimanakah Bioteknologi dapat mengubah dan meningkatkan nilai tambah pangan ?, Misalnya pada perubahan kedelai menjadi tempe dan susu menjadi keju.

Proses-proses tersebut dapat terjadi karena adanya bantuan mikroorganisme. Mikroorganisme dalam bahan makanan dapat meningkatkan nilai bahan pangan melalui proses fermentasi. Mikroorganisme yang berperan dapat berupa bakteri serta jamur atau khamir.

Beberapa contoh penerapan Bioteknologi pada Bidang pangan adalah sebagai berikut:

(proses pengolahan bahan pangan dapat kalian amati pada video bioteknologi )

Pembuatan Keju

(klik gambar berikut untuk melihat video pembuatan keju)

gouda cheese

how to make cheese at home

( Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.

Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90^oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30^oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32^oC – 42^oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.

Pembuatan Yoghurt

(klik gambar berikut untuk melihat video pembuatan yoghurt)

bagian 1

bagian 2

Yogurt adalah suatu minuman yang dibuat dari susu sapi dengan cara fermentasi oleh bakteri Streptococcus Thermophilus dan Lactobacillus Bulgaricus. Bakteri ini adalah bakteri asam laktat yang mengubah laktosa dari susu biasa menjadi asam laktat
Keasaman dari susu yang di fermentasi pada umumnya cukup untuk mencegah kerusakan oleh bakteri proteolitik yang tidak tahan asam. Setelah mencapai tingkat keasaman dalam minuman tersebut, maka dilakukan pendinginan.
Untuk penilaian air susu di Amerika Serikat, air susu murni dinyatakan baik sekali, jika terdapat kurang dari 200.000 mikroorganisme per mililiter dengan perhitungan langsung dengan mikroskop atau perhitungan jumlah koloni namun begitu susu segar kualitas bagus bukan jaminan, tetapi kebersihan merupakan kunci utama berhasil atau tidaknya proses fermentasi ini.

Untuk mendapatkan kekentalan yang diinginkan dapat dilakukan penguapan terlebih dahulu, sebelum susu di fermentasi atau bisa juga dengan penambahan susu skim. Selain dibuat dari susu segar, yougurt dapat juga dibuat dari susu skim (susu tanpa lemak) yang dilarutkan dalam air dengan perbandingan tergantung pada kekentalan produk yang diinginkan. Yougurt umumnya disajikan dengan menambah terlebih dahulu campuran lain seperti gula, sirup ataupun kopi (ekstrak kopi).

Penambahan campuran-campuran ini tergantung selera. Adanya campuran-campuran tersebut selain menambah kelezatan sering kali juga memperindah penampakan sehingga mempertinggi mutunya. Kadang-kadang dalam pembuatannya dapat ditambahkan essence seperti aroma vanili, mocca, durian, nanas dan sebagainya, ini yang disebut “flavoured yougurt”. Pada flavoured yougurt cukup ditambahkan gula dan bisa langsung disajikan.

Produk-produk yang telah masa inkubasinya sebaiknya disimpan di almari pendingin, karena dengan demikian fermentasi tidak berlanjut sehingga produk dapat disimpan lebih lama. Produk yang telah jadi dan bagus, dapat digunakan sebagai starter pada pembuatan yougurt selanjutnya.

Pembuatan Kecap

Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

Pembuatan Minuman beralkohol

Tahapan dalam pembuatan wine adalah :

1. Memilih dan mengetes buah anggur
2. Tahap fermentasi, ditambahkan sulfida untuk membunuh bakteri yang tidak diinginkan.
3. Pemeraman untuk memisahkan benda-benda padat dari anggur .
4. Klasifikasi dengan dialirkan dalam tong/tempat penampungan
5. Penyaringan
6. Penyimpanan.

2.

Pembuatan cuka

Kata vinegar (cuka) berasal dari istilah Perancis vinaigre yang berarti anggur asam. Menurut Food and Drugs Administration, cuka, cuka sari buah apel, cuka apel, dibuat melalui fermentasi alkoholik sari buah apel diikuti fermentasi asetat (Pelcsar and Chan, 1988). Sedangkan menurut Frazier (1976), cuka didefinisikan sebagai bumbu yang dibuat dari bahan yang mengandung pati atau gula dengan fermentasi alkohol diikuti oksidasi asetat.

Mikroba yang berperan dalam proses pembuatan cuka adalah khamir dan bakteri. Khamir yang berperan adalah Saccharomyces cerevisiae. Sedangkan bakteri yang berperan adalah dari genus Acetobacter (familia Pseudomonadaceae) dari genus Bacterium. Adapun proses pembuatan asam cuka :

3. Pembutan nata de coco

Nata adalah kumpulan sel bakteri (selulosa) yang mempunyai tekstur kenyal, putih, menyerupai gel dan terapung pada bagian permukaan cairan (nata tidak akan tumbuh di dalam cairan). Bahan yang dapat digunakan sebagai media untuk pembuatan nata adalah air kelapa sehingga produknya dikenal dengan nata de coco. Selain itu bahan lainnya adalah sari nanas (nata de pina), kedelai (nata de soya) atau buah lain yang mengandung glukosa. Mikroba yang aktif dalam pembuatan nata adalah bakteri pembentuk asam asetat yaitu Acetobacter xylinum. Mikroba ini dapat mengubah gula menjadi selulosa. Jalinan selulosa inilah yang membuat nata terlihat putih.

Bakteri Acotobacter xylinum yang akan dapat membentuk serat nata jika ditumbuhkan dalam air kelapa yang sudah diperkaya dengan karbon dan nitrogen melalui proses yang terkontrol. Dalam kondisi demikian, bakteri tersebut akan menghasilkan enzim yang dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa. Dari jutaan renik yang tumbuh pada air kelapa tersebut, akan dihasilkan jutaan lembar benang-benang selulosa yang akhirnya nampak padat berwarna putih hingga transparan, yang disebut sebagai nata.

Acetobacter Xylinum dapat tumbuh pada pH 3,5 – 7,5, namun akan tumbuh optimal bila pH nya 4,3, sedangkan suhu ideal bagi pertumbuhan bakteri Acetobacter Xylinum pada suhu 28°– 31°C. Bakteri ini sangat memerlukan oksigen.

Asam asetat atau asam cuka digunakan untuk menurunkan pH atau meningkatkan keasaman air kelapa. Asam asetat yang baik adalah asam asetat glacial (99,8%). Asam asetat dengan konsentrasi rendah dapat digunakan, namun untuk mencapai tingkat keasaman yang diinginkan yaitu pH 4,5 – 5,5 dibutuhkan dalam jumlah banyak. Selain asan asetat, asam-asam organik dan anorganik lain bisa digunakan.

Tahap-tahap yang perlu dilakukan dalam pembuatan nata adalah persiapan media, starter, inokulasi, fermentasi/pengeraman, pemanenan, penghilangan asam dan pengawetan. Komposisi media yang digunakan untuk pengawetan. Komposisi media yang digunakan untuk starter adalah sama dengan media untuk pemeliharaan kultur tetapi tanpa media agar.

Pembuatan tempe

(klik gambar berikut untuk melihat video pembuatan tempe)

1	2	3	4
5	6	7	8

Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri. Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.
Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis, memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker.
Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.

Pembuatan nata de soya

Nata de soya merupakan salah satu jenis nata yang terbuat dari limbah tahu dan tempe. Komponen utama nutrisi nata de soya berupa makanan berserat tinggi atau berunsur selulosa. Kandungan serat yang tinggi pada nata de soya diyakini dapat mencegah penyakit kanker, arteriosklerosis, dan trombosis (pembekuan darah).
Nata de soya—memilki rasa yang kenyal mirip agar-agar, dansifatnya bening. Nata jenis ini juga baik untuk pencernaan dan bagi penderita kolesterol tinggi. Pembuatan nata de soya tergolong mudah. Caranya adalah dengan mengembangkan bakteri Acetobacter xylinum di air limbah tahu dengan rasio satu berbanding lima antara bibit bakteri dan limbah tahu atau tempe. Limbah cair tahu atau tempe disaring kemudian direbus dan didinginkan. Setelah dingin, dilakukan inokulasi dengan Acetobacter xylinum, yang menggunakan protein dan karbohidrat sebagai sumber energi.
Dalam masa inkubasi, dihasilkan nata—artinya krim—berupa lembaran lapisan padat seperti agar-agar di permukaan cairan pemeliharaan. Setelah itu, bahan padat itu dipotong-potong berbentuk kotak seperti nata de coco, kemudian dicuci dan direndam. Berikutnya, nata dimasak atau direbus, dan akhirnya dikemas.

GMO (Genetically Modified Organism) dalam pangan

animasi genetically modified organism

Rekayasa genetika merupakan suatu proses bioteknologi moedern dimana sifat-sifat dari suatu makhluk hidup diubah dengan cara memindahkan gen-gen dari satu spesies makhluk ke spesies yang lain, ataupun dimodifikasi gen-gen dalam satu spesies.

GMO adalah organisme (dalam hal ini lebih ditekankan pada tanaman dan hewan) yang telah mengalamai modifikasi genome (rangkaian gen dalam kromosom) sebagai akibat ditransformasikannya satu atau lebih gen asing yang berasal dari organisme lain (dari spesies yang sama sampai divisio yang berbeda). Gen yang ditransformasikan diharapkan dapat mengeluarkan atau mengekspresikan suatu produk yang bermanfaat bagi manusia. Secara sederhana GMO adalah organisme yang dapat menghasilkan suatu zat yang asalnya zat tersebut tidak bisa atau tidak biasa dibuat dalam jumlah yang meningkat.

Rekayasa GMO sudah dimulai sejak tahun 1970-an, diawali dengan aplikasinya pada tanaman sehingga sampai kini tidak kurang dari 30 juta ladang tanaman yang ditanami GMO.

Jenis-jenis GMO tanaman

Berbagai jenis GMO tanaman yang dikelompokkan atas karakteristik khasnya antara lain sebagai berikut :

1. Toleran terhadap tekanan biotik dan abiotik

Contoh yang termasuk kategori tahan faktor biotik misalnya padi yang tahan terhadap virus RYMV dengan teknik imunisasi genetik untuk jenis padi yang tumbuh di daerah sahara. Lainnya adalah tanaman pepaya yang tahan virus ring spot, tanaman kentang yang tahan hama blight. Di lain pihak contoh-contoh yang tahan faktor abiotik misalnya tanaman yang tahan alumunium pada jenis tanah asam, tahan kekeringan, tahan panas, tahan dingin, dan tahan garam.

2. Tanaman yang tahan serangga dan herbisida

Tanaman yang tahan serangga yang sudah banyak dikenal adalah yang mengandung gen bakteri Bacills thuringiensis (gen Bt) yang dapat memproduksi protein yang dapat membunuh insekta. Adapun tanaman yang tahan terhadap herbisida dibuat mengandung gen yang dapat menghasilkan inhibitor bagi enzim target dari suatu herbisida.

3. Tanaman yang mengandung nilai gizi khusus

Contoh tanaman ini adalah golden rice, padi yang banyak mengandung zat besi karena mengandung jenis protein yang dapat mengikat zat besi.

4. Tanaman yang mengandung pharmaceuticals

Sudah ada padi dan gandum yang dapat menghasilkan antibodi anti kanker yang dapat mengenal sel-sel kanker paru-paru, kanker payudara dan kanker usus. Sehingga dapat diharapkan membantu diagnosa dan terapi jenis-jenis kanker tersebut. Tanaman yang dapat menghasilkan zat antikanker vinblastin dan vincristine yang berguna dalam pengobatan penyakit limfoma Hodgkin.

5. Tanaman yang mengurangi dampak negatif lingkungan

Beberapa jenis tanaman memerlukan guludan yang tinggi. Guludan semacam ini mudah terancam erosi. Oleh sebab itu tanaman jenis ini harus dibuat tahan terhadap jenis penyakit akar, sehingga guludannya dapat dibuat tidak terlalu tinggi.

Keuntungan GMO

1 panen lebih besar : tanaman rekayasa bisa meningkatkan panen di tanah yang luasnya terbatas, tanah miskin atau kawasan yang rawan banjir.

2. meningkatkan nutrisi: kacang kedele MG lebih banyak mengandung protein. Sama seperti beras, yang direkayasa sehingga mengandung zat besi, untuk mengatasi anemia.

3. kesehatan lebih baik: tanaman yang mengandung vaksin akan mempermudah penyebaran vaksin dan membuat obat lebih mudah ditelan.

4. bahan kimia lebih sedikit, resistensi terhadap serangga hama tertentu akan mengurangi ketergantungan terhadap pestisida. Dengan tanaman yang menghasilkan zat herbisida (pembunuh rumput), maka petani hanya perlu menyemprot setahun sekali dan tidak selamanya tiga tahun sekali.

Kerugian GMO

1. Bahan alergi baru: manipulasi genetik sering menggunakan protein dari organisme yang tidak pernah menjadi bahan makanan, dan sebagian besar bahan alergi makanan berasal dari protein.

2. Resistensi terhadap antibiotik : gen resistensi-antibiotik, sering digunakan sebagai “penanda” untuk menyeleksi sel-sel transgenik dan ada kemungkinan akan masuk ke jaringan tubuh manusia atau organisme lain. Hal ini akan menyebabkan persoalan baru bagi kesehatan.

3. Virus baru: gen viral pada tanaman yang direkayasa dapat menyebabkan tanaman kebal terhadap virus, kemugkinan dapat terkombinasi lagi dengan mikroba lain untuk menghasilkan virus hibrida yang lebih berbahaya.

4. Rumput baru: dalam lingkungan yang lebih luas, perkawinan antar tanaman kemungkinan menghasilkan “rumput super”. Di samping itu, tanaman hasil rekayasa kemungkinan dapat terbawa ke luar lahan pertanian dan meluas, sehingga merusak seluruh ekosistem.

5. Resistensi terhadap hama: dalam waktu lama, hama dapat kebal terhadap tanaman yang menghasilkan pestisida, sehingga pestisida menjadi tidak efektif lagi.

Rekayasa Protein

Aplikasi rekayasa protein dalam bidang pangan melibatkan dua hal: (i) enzim melalui modifikasi molekul protein dan (ii) modifikasi protein pangan untuk mengubah sifat fungsionalnya. Dalam hal tujuan pertama sasarannya stabilitas enzim pada kondisi-kondisi khusus. Sasaran tujuan kedua misalnya memperbaiki sifat elastisitas, kemampuan membentuk emulsi atau kemampuan menstabilkan tekstur makanan.

Produksi protein

Produksi protein dari mikroorganisme dikenal dengan Protein Sel Tunggal (Single Cell Protein = SCP). Protein sel tunggal dapat berasal dari Spirulina dan Chlorella serta dapat pula dibuat dari jamur Fusarium dan proteinnya disebut mikoprotein. Media tumbuh yang digunakan dalam produksi mikoprotein dapat berupa tepung gandum, ketan dan dapat berasal dari sampah organik.

Kelebihan SCP:

1.Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan

2. Pertumbuhan cepat

tahapan umum produksi single cell protein :

Lihat artikel lainnya :